中国石化报:绿电友好消纳的胜利探索
2024-11-14 19:31 中国石化报
2021年,中央财经委员会第九次会议提出,要构建清洁低碳安全高效的能源体系,控制化石能源总量,着力提高利用效能,实施可再生能源替代行动,深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统。在此背景下,胜利油田明确新能源是重要战略新兴产业的定位,统筹发展传统油气、新能源、绿色低碳三大产业,加快构建新型能源体系,整合盘活闲置土地资源,大力发展新能源产业。胜利油田通过“风+光+储”“电+热”“储能多元布局”等搭配方式,提升新能源的消纳能力,并从重建设改为重运营,真正把新能源用好,生产直接用能绿电占比达到23.2%。
近年来,胜利油田依托丰富的生产场景,大力发展以太阳能为主的新能源,依托油田生产电网和自备电厂,加快建设绿色智能电网,拓宽绿电输送通道,保障新能源及时并网消纳,推进能源供应结构转型升级,扩大绿电应用规模,实现了油气勘探与新能源融合发展。
截至目前,胜利油田新能源装机规模达到440兆瓦,累计供应绿电12亿千瓦时,全部用于油田生产,生产直接用能绿电占比达到23.2%。
那么,什么是新能源?就是竖块光伏板、立台风电机吗?远没有这么简单!
“刹车”“油门”来回切换
胜利油田孤东采油厂106兆瓦光伏项目。
天空飘来一朵云,袁永宽都“紧张得不要不要的”。
10月28日,山东东营,多云。胜利发电厂1、2号机组主控室里,电话铃声此起彼伏。这天当值的值长袁永宽紧盯着屏幕上的两条曲线,不停地发出调控指令。
在距离主控室不远处的设备间,十余名值班员工也紧盯曲线走势,时刻调整发电机组运行参数,确保电网平稳运行。
在胜利发电厂工作近30年,袁永宽笑称,现在的自己,“每天像坐过山车,干得那叫一个心跳”。
“心跳”,是因为新能源的波动特性。
作为全国最大的企业自备电网之一,胜利油田电网的主要电源是胜利发电厂的火电。新能源并网后,电网运行遇到重大挑战。
“受天气影响,随机性太强。”袁永宽说,“白天太阳一出来,光伏发的绿电开始发挥威力,可是到了晚上,就失效了。”
正是这种不稳定性,导致“绿电”和“煤电”在电网中就像潮起潮落一样此起彼伏,每分钟都可能给电网带来大的波动,这就需要煤电机组快速做出反应,也给袁永宽和他的同事带来了考验。
他说,自从有了新能源,最怕的不是晴天,也不是阴天,而是多云天。因为,天空飘来一朵云,就得赶紧踩“油门”,加大设备给煤量,提高煤电的发电量;等云一散开,再踩踩“刹车”,减少设备给煤量,降低煤电发电量。
一天下来,经常在“刹车”和“油门”之间来回切换,给电厂值班人员增加了不少工作量。
电力行业同样也感受到变化。在胜利油田电力分公司干了15年“潮流计算”,对于新能源会给电网产生什么影响和波动,最初,潮流计算员韩群雁心里也是十分忐忑。
在电力行业,“潮流计算”是一种重要的计算手段,一般在电网投入运行前介入,根据电网中电流走向变化,利用潮流公式计算,事先对电网可能出现的故障进行预判和分析,提前制定预防和应对措施。
韩群雁说,过去火电是从高到低单向流动,有了新能源以后,单向流变成多向流,而且多了不止一个电源,诸多分布式光伏场站发出的电流从四面八方汇聚到电网,给电网带来很多新的“潮流”。
这种情况,加之光伏发电的不稳定性,对电网运行造成一定冲击,在“潮流计算”时,除了安全外,他们还要考虑更多因素,比如,如何减少新能源对电网的波动、如何减少线损并提高绿电的经济使用率等,目的就是平息这场看不见的博弈,让电网保持平衡和稳定。
“网”“荷”优势得天独厚
工作人员通过“源网荷储”智能微电网系统实时监测管理区生产运行情况。
2017年,胜利油田第一次接触绿电。油田电网接纳了第一个光伏电站——孤东油区80兆瓦项目。尽管基于传统思想对光伏有些抵触,但他们感觉到,绿色低碳发展是大势所趋。
新能源这匹“狼”来了。
2021年,中央财经委员会第九次会议提出,要构建清洁低碳安全高效的能源体系,控制化石能源总量,着力提高利用效能,实施可再生能源替代行动,深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统。
在此背景下,胜利油田明确新能源是重要战略新兴产业的定位,统筹发展传统油气、新能源、绿色低碳三大产业,加快构建新型能源体系,整合盘活闲置土地资源,大力发展新能源产业。
“必须统筹处理好清洁发展与系统安全、电力保障和系统成本的关系,既要保障新能源大规模开发和高效利用,又要满足油气勘探开发用能需求。”胜利油田电力分公司经理刘玉林说。
胜利油田完善新型电力系统总体布局,推进主干网架提质升级,从国网500千伏变电站引入12条220千伏电源,形成稳固可靠、方式灵活的油田电网新架构,支撑高比例新能源在更大范围内优化配置。同时,加快建设新能源与油气勘探开发高效耦合的智能配电网,支撑油田太阳能光伏项目接入。
同时,提升现有煤电机组灵活调节能力,推动煤电向基础保障性和系统调节性电源并重转型,更好地参与电力系统调节,支撑新能源应发尽发和充分消纳。
胜利新能源驶入发展快车道,太阳能、风能、地热、余热等齐上马,新能源发电装机占油田发电装机总容量的42%,井场周边一块块向阳而立的光伏板成为油区一道新风景。
胜利油田新能源管理中心经理张维进说,胜利油田发展新能源具有得天独厚的“网”“荷”优势,丰富的土地资源、不可或缺的强大的电网构架和负荷资源,能够充分发挥电网优化配置资源的枢纽作用,提升绿电供给能力和规模,确保应接尽接、全量消纳。
“孤东采油厂管理的3000口油水井,在白天100%用上了绿电。”胜利油田高级专家顾永涛说。作为胜利油田新能源建设规模最大的区域,孤东采油厂年光伏发电量2.9亿千瓦时,绿电占比更是达到54%。
然而随着新能源快速发展,无论是绿电还是火电都走到了新的“十字路口”。
胜利发电厂相关负责人称,火电作为电网的主力承受着巨大的调峰压力。此前,发电厂通过精调细控火电的发电量,尽可能为绿电让出道路。但如今电厂的调节能力已快到上限,“绿电消纳”这一问题越来越棘手。
今年以来,胜利发电厂下大力气对机组进行脱胎换骨的“大手术”,对3号、4号机组进行升级改造,最大限度满足调峰要求。尽管如此,他们依然认为,这也不是解决“绿电消纳”的唯一出路。
“十字路口”也是机遇
新能源发出的绿电进入胜利油田电力分公司基南变电站后,经过改变电流性质、提升电压,接入大网输送到千家万户。
相关人士称,这既体现了新能源消纳的重要性,又反映出解决消纳问题已迫在眉睫。
今年8月6日,国家发展改革委、国家能源局、国家数据局联合发布了《加快构建新型电力系统行动方案(2024年~2027年)》,在新型电力系统前面卸下了“以新能源为主体”这一定语,意味着经过3年的大规模转型实践,中央对构建新型电力系统的思路发生了重大修正和改变。
中国工程院院士刘吉臻在接受华夏能源网采访时称,新型电力系统是个多维度的目标体系,远不是大规模上马新能源那么简单。构建新型电力系统,首先要处理好新能源与煤电的关系,落实“双碳”目标也不是七手八脚把煤炭“干掉”。
在他看来,绿色转型是新型电力系统的根本目标,但电力保供也同样是新型电力系统的关键。煤电不但是兜底保供的主力,而且是提供灵活性调节和支撑的主力。
胜利油田经营管理部油田电力技术专家严川也表达了同样观点。他说,绿电和煤电既相互制衡,又互为支撑,两者不可或缺。如果没有煤电,新能源也发展不好。
他认为,国家针对新能源下发的一系列通知,也契合了胜利油田目前的发展形势。
他说,新能源规模化发展,给电网运行带来改变的同时,很多绿电消纳不了,造成资源浪费,富余电量消纳变得越来越重要。
他进一步解释,国家对新能源倡导的思路是“友好消纳”,核心是既要最大化消纳,又要安全经济消纳,两者之间是友好的关系,不能造成矛盾。
“应发尽发,能消尽消”这一思路,是胜利油田在新能源项目建设初期的“特殊产物”。然而,随着新能源规模化加快,一个现实问题绕不过去,就是“电网消纳负荷有上限,电厂的压减负荷有下限”。
严川称,现在国家对新能源发展的思路从“规模化发展、快速发展”变为“高质量发展”,肯定要改变发展策略,通过“风+光+储”“电+热”“储能多元布局”等搭配方式,提升新能源的消纳能力。更重要的是,从重建设改为重运营,真正把新能源用好。
对于未来发展,他认为,最好的办法就是把富余的绿电储存起来。
2023年9月13日,胜利油田建成国内首个油气领域具有自主知识产权的大型“源网荷储”一体化智慧能源系统,把生产、输送、消纳和储存四个环节揉在一起,通过弹性调节让这四个链条产生互动,通过“智慧大脑”智能匹配“发供用储”等各类资源,实现多能平衡互济、源荷高效匹配、新能源友好消纳,从能源消费向能源调节转型,提高资源的配置质量和效率。
不仅如此,胜利油田还开展多元储能研究应用。与清华大学、中船集团、山东电工电气集团等高校企业合作,联合开展储能技术攻关,研究部署适合油田电网形态的多元储能体系;在孤东106兆瓦集中式光伏发电站配建10兆瓦/20兆瓦时电储能;在胜利发电厂开展熔盐储热可行性研究论证,探索热电机组与储能联合优化运行;在孤东区域规划建设100兆瓦/200兆瓦时储能项目,支撑黄河以北新能源高比例并网,为页岩油气电动压裂、网电钻机等提供移动供电保障。
胜利油田还利用丰富的地下圈闭空间资源,加快油气田压缩空气储能关键技术研究;通过推广微型电储、光热储能等分布式供能系统,有序替代稠油注汽加热炉装置,目前已建成11座电储能设备。
“还可以把储电转换成储热”。在严川看来,胜利油田既是耗电大户,更是耗热大户,油田目前能耗中的热耗占比超过50%、电耗超过43%,储热要是能突破,也是一个提升调节能力的方向。
严川说,要辩证看待矛盾和问题,“十字路口”也是发展机遇,随着技术不断升级,胜利油田一定能找到更多消纳绿电的办法,为新能源更好发展铺平道路。(颜曾)