“走啊,去沙特红海新城旅游!”
“那里除了漫漫黄沙,还能有什么?”
“这你就孤陋寡闻了吧!在那里,我们可以赏鸟玩沙、听海观潮,还能潜水看珊瑚,与海豚共遨游……”
“听你这么说,我真有一些心动。那就来一场说走就走的旅行吧!”
各位游客先别急,其实在红海新城,除了能够欣赏旖旎的自然风光,体验独特的阿拉伯风俗文化以外,这座100%依靠清洁能源供电的“明日之城”的绿色可持续发展之路,也是一道不容错过的别样风景。
尤其值得称道的是,红海新城这一全球首个GW级100%清洁能源供电的独立微网项目,凝聚着中国人的智慧,其400MW光伏和1.3GWh微网储能系统,全部采用了华为智能光储解决方案。从0到1,在完全不依靠现有电网的情况下,华为在沙漠里打造了一张新能源电网。这一前无古人的发-储-用电新模式,为探索碳中和城市的建设,以及构网型储能等技术的创新应用,提供了最佳的示范和参考。
下面,就请跟随我的笔触,到“绿色”红海神游一番吧。
从零建设全球最大光储微网电站,确实没想到
经济发展严重依赖石油产业的沙特,为了实现国家的长远发展和经济多元化,于2016年公布了“2030愿景”,并承诺到2030年实现50%的可再生能源发电,以及到2060年实现净零排放。红海新城于2019年开始动工建设,可以说从规划建设之初,其目标就是打造一座绿色之城、碳中和之城和可持续发展之城。
但是,让一座覆盖了22个岛屿与6个内陆地点,全部建成后将拥有50家酒店和1000多处住宅物业,预计每年接待游客总人次超过百万的城市,实现碳中和又谈何容易?从能源供给的角度说,如果采用传统的发-储-用电模式,那么实现碳中和无异于天方夜谭。
只能另辟蹊径!华为数字能源提出从零开始,在沙漠中应用“微网模式”,建设一个完整的电网。此想法刚一提出,即便是一些业内人士也称之为异想天开。因为国际上没有先例,对应的标准、关键技术等尚属空白,而且需要应用多项跨领域的技术。怎么办?华为数字能源集结了领域内最强的专家,成立了二三百人的专家团队,针对构网型储能等技术进行专项攻坚,并通过Grid-forming算法打造智能光储发电机,最终奉献出一个沙漠中的绿色奇迹。2023年11月,该项目已经开始为红海新城的酒店供电。
中国电网专家在现场参观后连呼“没想到”:第一,如此大规模的微网,目前在全世界范围内仍处于试验阶段,没想到沙特这样一个主要依靠石油资源的国家却领先一步;第二,如此庞大和复杂的项目,华为在没有电网公司参与的情况下独立完成,确实没想到。
供电稳、储能强、用电安,成功的秘诀是什么?
在华为数字能源的字典里,没有做不到,只有想不到。都说GW级100%清洁能源供电的独立微网项目是世界性难题,那么它究竟难在哪里?华为数字能源又是如何化难为易,构建低碳绿色的大型城市综合体的呢?
下面,我们将从供电、储能、用电几个方面,逐一揭秘。
供电,稳如泰山。
有效应对气候变化,实现碳中和,光伏在其中发挥着不可替代的作用。可以这样说,今天光伏已成为全球最清洁、最安全、最经济的能源来源。有数据显示,在过去十年中,光伏发电的成本降到了最初的95%,在中东等光照条件较好的地区,光伏发电的成本已经可以达到1美分1度电。随着能源结构快速朝着发电侧的低碳化方向演进,未来清洁能源将取代传统能源,成为主导。
在红海新城智能光储解决方案中,光伏发电是供电的起点。目前,当地已经建成5个太阳能发电场,总计76万块光伏板,为红海新城项目一期提供电力。
红海新城地处沙漠,光伏来源不是问题,但是稳定的供电却并不是想象中那样易如反掌。华为数字能源开发的智能光储发电机起到了中流砥柱的作用。为实现稳定供电,华为开创性地研发了虚拟同步机技术,让每台储能变流器模拟传统同步发电机的运行模式,用虚拟调速器控制电网频率,用虚拟励磁器控制电网的电压,使得1000多台储能变流器同步支撑微网的频率和电压,保证了电网稳定运行。
在保证电力稳定输出的同时,华为数字能源还针对现场变压器突投需求频繁、电机等冲击性负荷启停产生冲击电流,易造成电网崩溃等问题,通过先进的构网型储能算法,在不超配PCS的前提下,支持100%储能额定容量变压器的投切,进一步提升了整网稳定供电的能力。
储能,随需应变。
由于光伏发电受天气、季节等自然因素影响较大,不可避免具有间歇性、波动性,这对光伏电站的并网是严峻的挑战。储能技术在提高发电的稳定性、可靠性,以及促进新能源消纳方面发挥着非常重要的作用。未来,储能技术将朝着多元化、规模化和智能化的方向发展。红海新城要实现100%清洁能源电网稳定运行,储能系统的精细化管理与安全可靠运行至关重要。
锂电池的不一致性是储能系统的一大“短板”。为了消除这一短板,华为数字能源采用智能组串式储能解决方案,将储能技术与电力电子技术、数字化技术深度融合。一方面,通过模块化设计避免电池包和电池簇的短板效应蔓延;另一方面,依靠其独特的算法,精准捕捉异常电池,迅速切断并进行处理修复,还同时使用专门研发的电池簇控制器和电池包优化器,在发现故障或异常后进行单独隔离,从而削弱电池串联失配的影响。
确保每一簇都有控制器,每一包都有优化器,华为先进的智能组串式储能系统架构为红海新城1.3GWh储能系统的稳定供电奠定了坚实的技术基础。
红海新城独特的地理地貌,也给供电造成了一定困扰。该地区夏季最高温度超过50℃,项目所在地最近距海边仅100米。在高温、高湿、高盐雾、风沙的环境下,储能系统在可用容量、运行寿命、运输、施工和运维等方面不容有失。华为智能组串式储能系统之所以能成为项目的信赖之选,就是因为它具有IP55防护和C5级防腐能力,其分布式温控设计可以确保即使在高温场景下也能持续稳定运行。
用电:安枕无忧
与传统电力系统相比,清洁能源发电系统由于在频率、电压、可调能力等方面相对不足,电网扰动频繁,很容易发生故障,导致电网大面积停电,是电网安全运行的重大隐患。红海新城离网项目规模巨大,而且城市定位以旅游业为主,一旦发生电网短路故障,将造成很大的不良影响。