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沙漠“明日之城”进入稳定能源供应,华为开始为全球最大光储微网电站供电

日期:2024-06-07    来源:国际能源网/光伏头条

国际太阳能光伏网

2024
06/07
08:36
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关键词: 华为 光储微网电站 华为光储微网技术

一座绿色新城在沙特西部塔布克省临近红海的沙漠中拔地而起,占地2.8万平方公里,将有一百万人可以在此居住往来。这座新城类似中国文学构想中的“桃源”,安定且富有梦幻色彩。

这就是沙特“2030愿景”中的重点工程之一——红海新城。这里创造了无数个“第一”,而这些“第一”基本都伴随着这座城市独特的供电方式而来:这里的能源来自于全球最大光储微网电站

最近华为数字能源发布2024年度最新视频《明日之城》,讲述了华为全球最大光储微网开始为红海新城供电的里程碑事件,这一光储微网规模达400MW光伏+1.3GWh储能系统,也让沙特红海新城成为全球首个100%清洁能源供电城市。这是人类零碳城市建设探索过程中具有开创意义的事件!这一新城的创建也见证了华为光储微网技术的可靠与领先,更是证明了人类在缺电、无电网的区域,通过建设100%光储微网来实现供电,已经成为现实。

目前红海新城的酒店已经可以在booking上预订房间,人们可以从专门为红海新城新建的机场降落,在树影摇曳中入住明亮宽阔的房间,在落地窗下领略红海咸咸的海风,看窗外壮丽的日升日落。

红海新城的酒店和机场等设施所需电力全部来自于华为专为红海新城所建的光储微网电站。

创新为矛 敢为不凡

行业典范:1.3GWh全球最大光储微网开始供电

2021年10月18日,华为数字能源技术有限公司成功签约沙特红海新城储能项目,该项目储能规模达1.3GWh,是当时全球规模最大的储能项目。直到现在它依旧是全球最大光储项目。

华为一举拿下这么大的储能业务,并非一日之功,当时华为在储能领域超过10年的研发积累,已经有超过8GWh储能系统应用的丰富经验。

但是在拿到项目之初,对于华为来说,依旧是一个巨大的挑战,因为这是在沙漠里建设一个GW级别的“新能源电网”,并且是挑战更大的“微网模式”,相当于从0到1建立一个完整的电网。这将是未来人类社会全新的发-储-用电模式,涵盖多项跨领域技术,对应的标准、关键技术等在国际上尚属空白。

但是华为从来不惧任何挑战!凭借无数的技术“武器”,将这一前所未有的项目在建设中所遇到的困难一一化解。

供电:虚拟同步发电机显神威

红海新城400MW光伏和1.3GWh微网储能系统全部采用华为智能光储解决方案,光伏发电是供电的起点。

地处沙漠,光伏发电毫无压力,但是如何让电力稳定供应却是难题。难题的根本在于“离网”。没有日常大电网供电系统中比较稳定的电压和频率,红海新城供电侧是丝毫说不上“稳定”的新能源供电来源,需求侧是必须稳定的供电需求,这中间,就是华为优越的智能光储发电机(VSG,Virtual Synchronous Generator)技术在起支撑作用,确保了供电的稳定。

传统电网能够实现电压和频率的稳定,是因为采用的是同步发电机发电,通过调速器来控制电网的频率,并通过励磁器来控制电压。

目前并网型(Grid-Following)储能系统已经在很多发电项目和供电系统中采用,不过这些储能系统对于电网稳定性起的是辅助作用。但是在红海新城这样的GW级离网光储系统中,储能系统必须成为电网稳定性任务的承担者。

华为开创性地研发了智能光储发电机技术,让每台储能变流器(PCS)模拟传统同步发电机的运行模式,采用虚拟调速器控制电网的频率,并用虚拟励磁器控制电网的电压。

经过这样的技术处理,红海新城有了稳定的电力输出,不会因为光伏发电的不稳定特性而担心电力系统的崩坏。

同时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,造成电网崩溃问题,华为通过先进的构网型储能算法,在不超配PCS前提下,支持100%储能额定容量变压器的投切,保障整网稳定供电。

储能:用优化器克服电池短板效应

100%新能源的基本含义是:白天100%使用光伏发电,同时为储能设备充电,晚上完全使用储能系统的放电,来进行供电。要实现100%新能源电网稳定运行,储能系统的精细化管理和安全可靠运行至关重要。

华为在红海新城储能系统建设中首要解决的根本性问题,就是锂电池的不一致性。不一致性的一个严重后果是储能系统的可用容量由容量最小的电池包决定,这就是“短板效应”。红海新城1.3GWh储能系统近8万只电池在日夜工作,如果有电池出现异常,将严重影响电池簇的效率,乃至影响供电安全。 

华为在红海新城应用的智能组串式储能解决方案,是将储能技术与电力电子技术、数字化技术深度融合。除了从结构上入手,采用模块化设计,以防止电池包和电池簇的短板效应迅速“传染”,华为更从科技创新角度出发,用两条路径来摒弃短板效应的影响:

一是依靠独特的算法,精准捕捉异常电池,迅速切断并进行处理修复;二是使用专门研发的电池簇控制器和电池包优化器,在发现故障异常后单独隔离,减小电池串联失配的影响。

每一簇都有控制器,每一包都有优化器,这是红海新城1.3GWh储能系统稳定供电的技术根基。华为先进的智能组串式储能系统架构有效避免了电池串并联失配的影响,最大程度利用电池可用容量,保障红海新城100%清洁能源供电。

除了技术具有极强的开创意义,沙特的地貌也给技术研发增加了难题。红海地区夏季最高温度超过50℃,项目地距离海边最近仅100米。在高温、高湿、高盐雾、风沙的环境下,如何保障储能系统的可用容量、运行寿命、运输、施工、运维等也是挑战之一。华为智能组串式储能系统均达到IP55防护能力和C5级防腐,分布式温控设计可以确保在高温场景下稳定运行。

用电:故障穿越技术克服电网扰动

新能源担任主力的电力系统,电网扰动频繁,这是新能源离网项目都面临的一大难题。对于红海新城这样的全球最大离网项目来说,电网扰动带来的短路故障风险更大,尤其是沙特意在将红海新城定位为一个偏旅游型城市,客人的用电不佳体验对红海新城的“声誉”有极大影响。

光储系统必须能够在各种稳态和暂态故障工况下保持电网稳定运行,这是华为的一大目标。

针对新城复杂的电网环境,华为通过构网型储能技术使新城的光储系统成为一个可靠的电压源。除此之外,华为还实现了100%新能源微网下离网连续故障穿越并支持GW级整网黑启动,能分钟级恢复电力,有效避免停电损失。

华为利用微网继电保护方案、离网故障穿越技术来解决这一电网扰动带来的电路故障难题。不依赖故障电流的幅值,可以快速、准确地切除故障路线;在切除故障之后,华为1.3GWh的储能系统可以快速、同步、稳定地重建电网电压,这中间就是华为离网故障穿越技术在起作用:在数百毫秒内,将微网电压重新恢复稳定。

有了优越的故障穿越能力,完美实现供电稳定,居民和客人一点不用担心大停电,因为即使有扰动,出现故障,华为新技术足以帮助系统转瞬之间恢复供电。

红海新城寄托着沙特人对于未来能源利用方式的锐意创新,同时也包含了沙特人对于未来零碳生活方式的期冀以及可持续发展道路的探索。这一实验性的新城建设极富开创性,中国企业华为克服了重重难题,帮助沙特在这一新城实现了独特能源供应方式。这一新城的供能和用能体现了中国“一带一路”倡议与沙特“2030愿景”深入对接,也为沙特那一片沙漠地带带来一道独特的“桃源”风景线。

来源:国际能源网/光伏头条


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