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风机制造龙头缘何布局智能微网

发布时间:2021-09-08 22:42

  从未到过北京亦庄开发区、从未来过金风科技总部的人,凭借远远地就能看到矗立在空中的风机,随风转动的叶片,也能大致判断出金风科技所处的位置。

  位于北京亦庄的金风科技全球总部,是国家863主动配电网1兆瓦支撑电源项目,也是IEC(国际电工委员会)微网标准试验基地,其电源侧包括1250千瓦光伏发电、2500千瓦风力发电、一台6000千瓦燃气轮机及两台65千瓦微型燃气轮机组成的冷热电三联供系统、以及锂电池钒液流电池和超级电容等储能系统,负荷运用于金风科技办公楼和生产车间以及大数据中心,并且通过部署其自主研发的能量管理系统,使清洁能源和可再生能源占到整个厂区能源总消费量90%以上,可实现对用户侧进行柔性电力管理。

  作为风电整机制造龙头的金风科技布局智能微网正是从自家门口做起、从基础研发做起。

  4月17日,在清洁能源智慧系统创新成果交流会上,金风科技智能微网技术研发团队负责人、金风科技全资子公司天诚同创总工程师郑德化透露,从2013年至今,IEC智能微电网领域共有3项标准,均由我国专家牵头制定,金风科技是这3项IEC标准的编制成员。其中,IEC/TS62898-3-1:《微电网 技术要求 微电网保护要求》标准由金风科技研发团队提出并成功立项。

  年过半百的郑德化教授早年在海外从事微电网研究,回国后加入金风科技,领导智能微网技术研发团队。“金风科技于2010年正式探索智能微电网业务,开展对智能微电网核心技术的研究,目前,微电网核心控制保护技术取得了一定的成绩,研发动态稳控保护技术、暂态稳控保护技术、智能负荷监控系统、微电网孤岛风光柴储燃控制系统均取得了阶段性的成果,在电网公司和华北电力大学的支持与合作下,参与制定的3项IEC微电网国际标准通过了审核并发布。”郑德化说。

  这家风电整机制造龙头企业,缘何要布局智能微网?在金风科技董事长武钢看来,一方面是源于金风科技自身的创新基因;另一方面是源于对未来电力市场趋势的判断。

  “金风科技能够多年保持行业领先地位,正是因为从创业到现在一直没有停止风电领域的探索和创新的步伐,从传统齿轮箱风机到开创直驱永磁风机先河,从高海拔风机到低风速风机,从混凝土高塔风机到数字化智慧型风机和风电场的开发,我们一直努力引领风电行业的发展。”武钢说。

  武钢预计,未来电力市场会发生一些变化:一是包括储能在内的分布式智慧能源系统会有很强的生命力,在促进低碳的同时,使得能源使用效率进一步提升;二是在配额制和绿证等制度的推动下,电源供给侧和电力的消费侧将同时参与到能源转型中。而智能微网正适应了这一变化的需求。

  郑德化告诉记者,智能微网要实现商业化应用关键是提升经济性。目前的瓶颈在于储能在微网系统占比过高,而可再生能源占比相对较低。在储能成本仍然偏高的今天,储能容量占比过高,就意味着将大大降低整个微网系统的经济性。

  郑德化和他的研发团队,通过在智能微网暂态稳控保护装置和动态稳控保护装置方面的创新,目前可以达到并网型微网减少储能容量4%,提升可再生能源容量占比9%;离网型微网减少储能容量7%,提升可再生能源占比15%;完全孤岛型微网减少储能容量15%,提升可再生能源占比31%,由此形成的经济性优势帮助金风科技在微网市场商业竞争中占据主动。

  2016年,金风科技打造的国内首个商业化兆瓦级风光燃储多能互补、并网孤岛协调运行的微电网项目——宁夏嘉泽智能微电网项目落成,在主流的风、光资源应用基础上,引入了微燃机冷热电三联供技术,结合储能系统的应用,更好地探索了新能源与传统工业的有效结合。郑德化研发团队关于孤岛微燃机和储能联合控制系统等前沿技术在该项目进一步得到实践。

  负荷侧、电源侧、电网侧是智能微网不可缺少的组成部分。郑德化解释说,金风科技微网研发团队就是要通过构建信息化平台,将负荷侧、电源侧及电网侧的能源流数据进行采集,实现对能源的综合分析、协调优化和智能控制。通过大数据、云计算等技术平台完善能源基础数据体系,结合系统分析及监督评价体制,建立能耗报表统计系统、监测计量系统,实现能源管理的数字化、网络化和空间可视化。

  据介绍,通过增加微燃机容量和配置冷热电三联供系统,将原微网重构成新微网,可大幅提高自发自用的清洁能源消纳占比,金风科技成功实现自有园区能源互联网的开发应用,并将这种商业模式向市场复制、推广并迭代优化。金风科技所设计规划的安徽无为智慧能源示范项目入选首批国家级“互联网+”智慧能源(能源互联网)示范项目。

  “传统的微网控制,指的是EMS系统,即能量管理系统控制,对于暂态和动态的突发性控制缺少深入的研究,有些微电网暂态、动态稳定保护问题是常态问题,对此,我们提出一些理论和较为有效的试验方法,在国际微网学术界获得了认可,从而成为微网保护国际标准的主导者。”郑德化说。

  在低风速时代,低风速地区的能源开发也更多呈现出分布式多能互补的特征。低风速风机和智能微网具有天然的匹配性。

  郑德化告诉记者,只要把保护控制做好,智能微网系统可最大限度避免风电、太阳能等新能源的间歇性干扰,既可以独立运行,也可以与外部电网并网运行,这将有助于构建新型区域能源生态系统,提升可再生能源比重,提高能源综合利用效率。

  以风机制造起家的金风科技显然不满足于仅仅作风电整机的制造商,还要成为可再生能源解决方案的提供商。这意味着其势必要延伸到电源侧硬件制造之外的负荷侧和电网侧管理。

  金风科技副总裁刘日新对记者表示,金风科技的布局思路是以智能微电网为核心,通过自主研发的“负荷侧管理系统+智慧能效监控系统+客户端智能微电网”的能效解决方案,整合在综合能效、能源大数据平台、环保等领域的先进技术成果,实现对能源负荷侧需求的响应。利用智慧能效监控系统,对能源使用、存储、调度进行实时监控;采用大数据、云计算技术对监控数据实时监测、报告和优化处理,以达到综合能效利用率最佳的目的。

  不同于科研机构,企业做研发需要直接面对市场,将研发技术转化为真正具有竞争力的产品。

  刘日新坦言,智能微网如何创造成熟的盈利模式仍在探索之中。“我们已经尝试与数据中心、大型工业负荷、金风科技的上游供应链进行微网商业化应用的方案性探索,并为多家客户建设具有良好经济回报的微网设施。”刘日新说。

  截至2016年底,金风科技与多家供应商合作尝试开展节能改造与建设微电网实现绿色制造的探索,同时与苹果公司签订了战略合作协议。在打造绿色产业链目标的同时,为智能微网的商业化应用和开展绿色电力直接销售探路。


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