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  【光明日报】能源逐绿,逐出一片好“风光”
  
作者: 杨珏 李建斌  赵亚男    发布时间: 2025-01-23  


【深入学习贯彻党的二十届三中全会精神·中国式现代化】

能源逐绿,逐出一片好“风光”

——山西构建新型能源体系加快绿色低碳转型

冬日阳光轻柔地洒落山头,站在山西大同采煤沉陷区国家先进技术光伏示范基地极目远眺,大小山梁间,仿佛被精心耕耘,整齐划一“播种”着一片片蓝色光伏板,在阳光照射下熠熠生辉,为高质量发展提供着源源不断的绿色动力。

作为我国重要的能源基地,独特的资源禀赋让山西成为新中国成立后最早外送电力的省份之一,世界上第一条投入商业化运行的特高压也从这里走出。近年来,山西以构建新型能源体系为目标,统筹安全稳定供应和绿色低碳转型,坚定不移发展清洁能源,推动风电光伏规模跃升,不断将能源革命综合改革试点向纵深推进,争当全国能源革命排头兵。

风能光能资源丰富 巧妙转化稳定绿电

巍巍太岳山间,一座座巨大风机错落有致,白色叶片随风转动,与白雪青山构成一幅大美生态画。“这里就是长治市沁源县西部的花坡自然风景区,太岳山风电场的所在地。”太岳山风电场场长郭惠民介绍道,“平均海拔2000多米,年平均风速每秒7.2米,风功率密度每平方米319瓦,简直是风能资源的宝库啊!”

长治沁源广瑞新能源有限公司阔远风电场。张涛 摄

郭惠民告诉记者,该项目预计在满额发电情况下,每年可节约标准煤17.2万吨,节水118.5万吨,减少向大气排放粉尘约13.1万吨、二氧化碳约45万吨、氮氧化物约0.71万吨,对保护生态环境、改善大气质量有着重要价值。“截至2024年,太岳山风电场年均发电量4亿千瓦时,最高一年突破到5.2亿千瓦时。”郭惠民兴奋地说。

长治市位于太行太岳山区,风能资源丰富,发展风电产业拥有一定的优势。从2013年首家24.9万千瓦容量的太岳山风电场并网发电以来,全域风电装机容量达103.9万千瓦,同时有23项共计191.7万千瓦容量的风能发电项目列入计划。

而在500公里外的大同,那些原本因采煤受损的土地,如今已化身成发展光伏产业的资源。据了解,大同有1687平方公里采煤沉陷区。2015年,《大同采煤沉陷区光伏发电基地规划及2015年实施方案》获得批准,国家能源局首个“光伏领跑者示范基地”项目在大同落地。“大同采煤沉陷区国家先进技术光伏示范基地运行8年来,基地的光伏组件不断升级迭代,已累计发电逾130亿千瓦时。”大同市新能源发展有限公司董事长王志伟介绍,采用“林光互补”模式,基地实现了生态与经济的双赢。

晋北采煤沉陷区600万千瓦新能源基地、芮城百万千瓦光伏基地、寿阳百万千瓦光伏领跑基地……从南到北、从东到西,山西着力推进能源结构调整优化,截至2024年年底,山西新能源装机达6189.45万千瓦,同比增长21.72%。

与此同时,山西新能源产业链现代化水平持续提升。山西省能源局党组书记、局长张翔表示,目前已具备陆上6兆瓦、海上10兆瓦风机及核心零部件制造能力,全钒液流电池实现智能化生产,全氟离子膜实现国产化替代,“晶硅—拉棒—切片—电池—辅材—组件”光伏产业链初步形成。

新能源发电与天气状况紧密捆绑。如何将自然资源巧妙转化为稳定绿电?精细入微的天气预测模式起着举足轻重的作用。“就拿光伏发电来说,一旦乌云蔽日,或是雨雪纷飞,发电量便会直线下滑。而风速预报的细微偏差,则会致使功率预测环节产生较大差值。”国网山西省电力公司调控中心水电及新能源处副处长齐芸芸说。

“如今,我们利用大数据、人工智能等技术提升了气象预测的准确性和及时性,为电网调度和新能源发电提供了科学决策依据。”齐芸芸介绍,特别是在2024年,国网山西省电力公司调控中心承接了国网公司人工智能新能源功率预测竞技活动,从全国招募竞技团队,积极推进人工智能在新能源功率预测领域的应用。目前,山西新能源利用率已经连续7年保持在97%以上,黄土高原富有的风能、光能,通过远距离大容量的绿色通道送往远方。

“空中超级高速”飞架 源源电流千里外送

朔风起劲,寒意正浓。在110千伏阳泉马家坪变电站,“第一城,第一站”六个红色的大字在冬日阳光下熠熠生辉。这里是新中国成立后的第一座110千伏公用变电站,2024年10月25日,它新添了一个身份——第六批国家工业遗产。

“马家坪变电站是新中国电力工业的重要里程碑,有了可靠的电力供应,阳泉成为国家较早开发的能源重化工基地,成为全国最大无烟煤生产基地……”马家坪变电站工作人员在介绍300余件精心陈列的老物件时,难掩激动之情。回溯1955年12月27日,马家坪变电站和太阳110千伏输变电线路同时建成投运,山西电网由此起步。

如何化解煤炭运输之困?山西发力长距离输电,推动煤电深度融合。1978年至1998年间,山西三大火电基地拔地而起,数十座火电厂分布于晋北、晋中、晋东南,为多行业建设注入强劲动能。1985年年底,500千伏大房二回线、神大线建成,山西电力直输京津,外送电量连年攀升。

如同输煤需要畅通的高速公路一样,输电也须有承载大容量、大功率的电网通道。在1000千伏特高压长治变电站,源源电流从这里出发。“特高压从这里走向世界!通过这条电力的‘空中超级高速公路’,实现更大范围、更大规模的‘晋电外送’。”回想起建站场景,原1000千伏特高压长治变电站站长杨爱民十分感慨。

截至目前,长治特高压变电站已经安全运行5900余天。作为全国首座1000千伏特高压变电站,长治特高压变电站是1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程的起点,也是华北与华中两大区域电网实现水火互济、优势互补的重要章节,成为中国乃至世界电网发展史上一个新的里程碑。如今,山西已经形成三交一直特高压+14回点对网500千伏外送通道,连接华北、华东、华中三大区域,是国家跨区“西电东送”“北电南送”和特高压“三交四直”输电通道汇集点。

2014年至2023年的十年间,山西实现向全国23个省市区送电,累计外送电量达10275亿千瓦时。2024年,外送能力达3162万千瓦,年外送电量占全省发电量的1/3。

与此同时,山西能源新模式、新业态加快发展,虚拟电厂、独立储能等新型经营主体参与电力现货市场。新型储能是建设新型能源体系、保障能源安全和自主可控的重要基础装备和关键支撑技术。它如同给电力供需体系加上了一道 “安全阀”,确保能源供应稳定连续,与外送形成互补,保障跨区域输电线路稳定运行。

大同市新荣区合荣储能电站,几十个白色集装箱科技感十足。“储能设备就像一个大型‘充电宝’,在低谷时段充电、高峰时段放电。如今,还能通过参与电力现货市场交易,调节用电的波峰波谷。”站长王雨辰对储能电站的发展信心十足。

王雨辰介绍,合荣储能电站一期工程是山西首座电网侧新型独立储能项目,主要参与电网调峰调频、事故备用、储能容量租赁等服务,可有效提升电网运行的灵活性,同时在电力保供以及新能源消纳等方面发挥积极作用。2025年,山西新型储能装机容量将达600万千瓦,约占山西电网总装机容量的4%。

一头牵着群众冷暖 一头连着蓝天白云

寒风凛冽中,山西又迎来新一轮降温,在忻州市岢岚县宋家沟村,村民王爱明的家中暖意融融。“省去了运煤、捣碳、掏灰这些麻烦,家里也干净了,温度还能自己控制,费用和以前烧煤也差不多。”说起“煤改电”采暖,王爱明连连称赞。

清洁取暖,一头牵着群众冷暖,一头连着蓝天白云。截至2024年11月底,山西11个市全部完成国家清洁取暖试点城市改造任务,累计改造691.52万户,每年可减少散煤燃烧600万吨以上。

山西省运城市芮城县光伏领跑技术基地的光伏场区。薛俊摄

运城市芮城县气温悄然跌至零下6摄氏度,而走进陌南镇庄上村张保民家中,一股暖流迎面扑来,室温稳稳地维持在舒适的20摄氏度左右。张保民向上指着,笑道:“屋顶上的光伏,就是咱家的‘小暖炉’,有了它,冬天取暖不用愁啦!”

张保民的家,如同一个小小的绿色能源站。屋顶上的光伏板,源源不断地将阳光转化为电能,驱动着屋内的直流电采暖片和直流空调,实现了照明、做饭、取暖和充电全电气化。

在庄上村,像张保民这样的“光伏之家”共有70余户。他们在自建房屋顶安装了光伏板,年发电量约280万度,除去庄上村自用的约40万度,还向电网返送约240万度,实现了“农村供给城市”的新模式。

庄上村是全国首个整村级规模应用“光储直柔”技术方案的直流微网分布式光伏项目,利用“光”,不仅为庄上村带来了每年90余万元的收益,每年还能减少燃煤耗费800吨,削减二氧化碳排放约2500吨,让农村的屋顶成了“双碳”战略下的宝贵资源,一块块光伏板正改变着村民的生活方式。

国网晋中市太谷区供电公司工作人员走访山西众德天和管业科技有限公司,宣传安全用电知识。夏文龙摄

高温熔炼、造型、分拣、砂处理、制芯……在山西龙成玛钢有限公司铸造车间,一条生产五金配件的生产线正在运转。不远处的监控室里,技术员正在对每一个环节的数据进行监控,整个生产线有条不紊,协同高效。目前,山西太谷拥有各类玛钢企业112家,2024年太谷玛钢企业的用电量达28.97亿千瓦时,占太谷用电量的81.2%。整个太谷区玛钢企业电频炉代替冲天炉以后,每年可为该区减少5000余吨标煤消耗,减少二氧化碳排放1.8万吨,减少二氧化硫、烟及粉尘排放50%以上。

近年来,山西省在金属加工、铸造、陶瓷、微晶玻璃等产业集聚区大力推广电锅炉、电窑炉,晋中市电能替代电量累计达40亿千瓦时,其中太谷玛钢30.42亿千瓦时、祁县玻璃4.59亿千瓦时、平遥铸造4.99亿千瓦时。

一项项清洁能源项目落地生根,驱动着山西向着更加蔚蓝、更加可持续的明天稳步前行。数据显示,2024年以来,山西全省环境空气质量综合指数同比改善3.0%,为近三年最大改善幅度,PM2.5浓度降至35微克/立方米。

【专家视点】科学引导新型储能健康发展

能源安全是能源清洁低碳转型的前提和基础,随着能源转型的不断推进,波动性较大的风电和光伏正逐步由辅助电源向主力电源转变,电力系统供需平衡矛盾日益突出。储能作为一种优质的灵活性调节资源,在促进新能源消纳、保障电力系统安全稳定运行方面的作用得到广泛认同,是实现“双碳”目标的重要支撑。

得益于行业政策支持、技术创新突破及市场需求提振,储能发展势头整体向好。截至2024年9月底,我国已建成投运新型储能5852万千瓦/1.28亿千瓦时,较2023年年底增长约86%(新型储能指除抽水蓄能外以能量存储、转换并释放电力为主要形式,并对外提供服务的储能技术,包括但不限于电化学储能、压缩空气储能、热储能、重力储能等)。除锂电储能作为增量主体外,其他类型储能也呈现出多元化发展趋势,今年以来,国内容量最大的压缩空气、飞轮、钠电储能电站先后并网运行。同时,国家和地方电力市场建设稳步推进,给予新型储能稳定的市场预期,释放出清晰的商业信号,为储能行业发展创造基础条件、激发参与市场活力。

当然,在储能蓬勃发展的同时,一些问题也相伴而生。一是储能领域技术标准和规范尚不健全,限制了储能技术的规范化和统一性。储能作为巨大的能量载体,本体构造、集成和控制复杂,存在一定安全风险。根据中国电力企业联合会统计,2023年储能电站因电池导致的非计划停运占比超过三成。二是长时储能亟待突破,我国长时储能发展相对滞后,仅有少数熔盐热储能、压缩空气储能和液流电池储能示范项目投运。三是价格机制和市场交易机制还不完善,储能收益主要来自容量租赁、容量补偿、参与现货市场和辅助服务,不同省份差异较大,收益普遍难以覆盖投资和运行费用,成本难以疏导和回收。四是多地新能源配建需求和标准普遍存在利用率不高、调节作用有限等问题。

储能作为构建新型能源体系的重要一环,需从科学规划引导、推进电力市场化改革、锚定关键技术突破出发,促进我国新型储能行业健康发展。2024年11月6日,工业和信息化部发布《新型储能制造业高质量发展行动方案(征求意见稿)》,彰显了国家对新型储能技术发展的高度重视,也为未来的能源转型与绿色发展提供了重要的指导方针。

今后一段时期内,新型储能发展可能会呈现出四大态势:一是提升标准体系支撑水平,加强各类电池标准布局,加快新型储能电池安全风险评估体系建立,加大安全类强制性国家标准实施力度。二是新型储能产能扩张有所减缓,重“量”走向重“质”,低成本、大容量、高安全和长寿命的新型储能成为破局关键,构网型储能探索运用,推动技术多元化发展。三是全国统一电力市场建设背景下,储能参与市场机制不断完善,建立能够反映电力稀缺属性的电价机制或现货市场价格机制,适时考虑增加新的辅助服务品种,如快速调频、爬坡、惯量支撑、备用等辅助服务品种,完善调频种类,补充储能应急调用补偿机制,推动储能参与日内实时市场,为新型储能提供稳定的市场参与空间。四是新型储能从“重配置”到“重应用”,发展规模和配置方式转由市场需求驱动,相关政策和规则制定时需要更好结合市场实际。

(作者:常潇,系国网山西电科院电网技术中心主任)

【一线讲述】为电力设备披上“防护甲”

讲述人:国网山西电科院输变电技术中心电力气象检测预警室主管 原辉

回望往年的冬天,我总是感慨万千。那时,为了保障电网安全,雨雪冰冻天气一来,我们就得提前派遣大批人员进驻现场,进行线路覆冰的监测、观测和融除冰工作。而在后方,我们的团队更是24小时连轴转,每2小时就收集一次监测数据,仔细研判分析覆冰风险。

随着2024年7月山西电力气象研究中心成立,这一切都发生了翻天覆地的变化。如今,在山西电力气象研究中心的超级大屏上,我们通过观冰“千里眼”,就能远距离在线监测冰区输电线路。随机调出一张图片,“观冰精灵”就能迅速准确地监测出线路覆冰的类型和厚度。

近年来,极端天气对电网的安全稳定运行构成了严峻挑战。传统气象观测更多关注人口稠密区的日常需求,对于输电线路穿梭的微地形、微气象区,却有些力不从心。电力气象研究中心结合设备及气象站点分布情况,梳理公共气象监测盲区,在重点线路重点区段补充气象监测点,结合观测数据,采用中—微耦合降尺度模拟方法,让这些“盲点”变得清晰可见,让预报更加精准。

气象预报与运维工作之间的“隔阂”也曾让我们倍感头疼。于是,我们深入挖掘历史故障与灾损数据,构建了一套电力设备气象灾害风险指标体系,为运维人员指明了不同线路、区域、灾害种类下的差异化阈值标准。现在,运维人员只需看一眼气象信息,就能迅速判断出其对电网设备的潜在影响,做到心中有数、应对有方。

山火,因其突发性而难以监测。以往,我们主要依靠卫星监测,一旦卫星发布山火监测信息,运维单位就立刻奔赴现场核实。但卫星监测有时会虚报,让运维人员白跑一趟。于是我们另辟蹊径,提出了卫星—图像一体化监测、山火蔓延趋势分析等方法,提升了山火监测的准确性。

至于输电线路覆冰这一冬季“顽疾”,山西复杂的地形地貌给我们带来了不小的挑战。由于山西局部气象灾害复杂多变,导致常规的覆冰预测模型在山西适配度不足。因此,我们建成了覆盖中条山中重冰区线路的气象及覆冰监测体系;结合微地形特征与降水相态,研发出更加贴合山西复杂地貌的覆冰预测模型,并结合实地监测数据不断打磨,让预测更加精准可靠。

如今,我们申报的国网公司科技示范工程正式获命名。在电力气象的探索之路上,我们将继续用科技力量为电力设备披上“防护甲”,为电网的安全稳定运行和电力保供筑起坚实防线。

(《光明日报》 2025年01月17日 05版)