9月，北京暑熱猶在，而200公里以外的河北省張北縣已是秋風颯颯。

從高速公路進入張北縣后，最先映入眼簾的是矗立在道路兩旁的巨大風機，修長的葉片迎風旋轉(zhuǎn)，這是屬于張北這個“新能源之都”最獨特的標識。

9月18～19日，中國工程院“低碳奧運院士行”考察研討活動在河北省張家口市舉行。14位來自中國工程院能源與礦業(yè)工程學(xué)部的院士與全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織主席、中國電力企業(yè)聯(lián)合會理事長劉振亞，河北省副省長張杰輝，國家電網(wǎng)公司黨組成員、副總經(jīng)理王敏以及相關(guān)專家共同考察調(diào)研了張北國家風光儲輸示范工程和新能源與儲能運行控制國家重點實驗室。在張北風光儲輸示范工程現(xiàn)場，排列整齊的光伏板在烈日下熠熠閃光，白色的風機在藍天下歡快起舞，這幅清爽而遼闊的圖景彰顯著可再生能源旺盛的生命力，展示著風光儲輸示范工程為未來能源開發(fā)與利用勾勒的前景。

馴“烈馬”成“良駒”

張北風光儲輸示范工程是世界上第一個集風力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)、智能輸電于一體，綜合開發(fā)利用新能源的創(chuàng)新工程，在能源資源緊缺、生態(tài)日益失衡的當今社會，張北示范工程的建設(shè)和運行，為推動新能源發(fā)展、推進能源革命具有重要意義。

長期以來，我國能源結(jié)構(gòu)以化石能源為主，大規(guī)模開發(fā)利用化石能源，對大氣、水質(zhì)、土壤、地貌等造成嚴重污染和破壞，許多地方已超過環(huán)境容量。“當前，我國面臨著資源與環(huán)境的雙重挑戰(zhàn)，在2014年中美氣候變化聯(lián)合聲明中，中國宣布，計劃在2030年左右二氧化碳排放達到峰值，并計劃到2030年非化石能源占一次能源消費比重提高到20%左右，大力發(fā)展可再生能源已成為必然選擇。”彭蘇萍院士說。

進入新世紀以來，全球新能源快速發(fā)展，我國發(fā)展勢頭更猛，遠遠超出預(yù)期。2000～2015年，全球風電、太陽能發(fā)電裝機分別增長了23倍、175倍；我國風電、太陽能發(fā)電裝機分別增長了280倍、1400倍，遠超全球水平。陳清泉院士認為，推動工業(yè)革命的核心要素是能源和信息，第三次工業(yè)革命中的能源是新能源，信息是大數(shù)據(jù)，前兩次工業(yè)革命中國未能占領(lǐng)先機，因此一定要占領(lǐng)第三次工業(yè)革命的制高點。

新能源的發(fā)展大勢洶涌而來，但如何用好新能源，成為了能源領(lǐng)域的一個難題。新能源的利用和傳統(tǒng)能源完全不同，它具有隨機性、波動性、間歇性等特點，新能源大規(guī)模開發(fā)、并網(wǎng)、配置和消納，對于電力系統(tǒng)而言是巨大的挑戰(zhàn)。“可再生能源利用最大的問題就是如何安全穩(wěn)定入網(wǎng)。大約五年前，德國風電發(fā)生了600萬千瓦的脫網(wǎng)事故，引起了整個歐洲電網(wǎng)的震蕩，這樣的教訓(xùn)是慘痛的。”鄭健超院士說。

對于電網(wǎng)系統(tǒng)而言，可再生能源如同一匹“烈馬”，質(zhì)素雖好，卻很難馴服。如何增強風電和光伏發(fā)電的友好性，如何保障大規(guī)模新能源并網(wǎng)安全，如何實現(xiàn)新能源大范圍配置，是國內(nèi)外新能源發(fā)展面臨的共性問題。

張北風光儲輸示范工程正是為破解這一難題而建設(shè)。工程以“風光互補、儲能調(diào)節(jié)、智能輸電”實現(xiàn)新能源大規(guī)模開發(fā)和利用。從某種意義上說，風光儲輸是我國未來能源利用模式的一個縮影，大型風光能源基地發(fā)出的綠色清潔電力通過堅強智能電網(wǎng)輸送，儲能則是其中的調(diào)節(jié)電源。風光儲輸如同一個深諳烈馬習性的馴馬師，馴烈馬成良駒。

讓“垃圾電”變“友好電”

隨著中國申辦2022年冬季奧運會的成功，張家口開始吸引世界的目光。

為貫徹落實國家發(fā)展改革委員會規(guī)劃及低碳奧運有關(guān)要求，國家電網(wǎng)公司在風光儲輸示范工程的基礎(chǔ)上開展全面創(chuàng)新，按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、示范先行、建立標準、聯(lián)合推廣”的建設(shè)思路，加強示范區(qū)電網(wǎng)一體化設(shè)計，引領(lǐng)新能源技術(shù)進步和裝備升級，促進張家口地區(qū)新能源快速可持續(xù)發(fā)展。

打造張家口創(chuàng)新示范區(qū)的底氣，源于國家電網(wǎng)公司長久以來在科研上的耕耘、技術(shù)上的積累。國家電網(wǎng)公司擁有國家重點實驗室6個，其中位于張北的新能源與儲能運行控制國家重點實驗室圍繞新能源“可預(yù)測、可控制、可調(diào)度”開展了一系列研究。依托示范工程和國家重點實驗室，國家電網(wǎng)公司攻克了多項制約新能源大規(guī)模開發(fā)的世界性難題，在風光儲系統(tǒng)集成、新能源發(fā)電測控、設(shè)備研發(fā)檢測、并網(wǎng)安全技術(shù)等4個領(lǐng)域取得20余項重大創(chuàng)新成果。

院士們一致認為，由企業(yè)主導(dǎo)開展技術(shù)研發(fā)，更能激發(fā)創(chuàng)新活力。“今天我們參觀的項目有儲能，有虛擬發(fā)電機，甚至還有天氣預(yù)報。這些都不是電網(wǎng)公司的業(yè)務(wù)范圍，但只要有這個需要，電網(wǎng)公司就可以牽頭來做技術(shù)研發(fā)。比如說儲能，現(xiàn)在的儲能技術(shù)滿足不了電網(wǎng)需求，最根本的原因在于電網(wǎng)儲能只是從電池儲能等技術(shù)中挪用，沒有為電網(wǎng)量身定制的儲能技術(shù)，電網(wǎng)公司應(yīng)該牽頭開展相關(guān)研發(fā)，為電網(wǎng)開發(fā)適合自身使用的技術(shù)。”楊裕生院士說。

黃其勵院士感嘆道，十年前，人們把風電叫“垃圾電”，而國家電網(wǎng)公司就在風電被普遍認為是“垃圾電”的時候，建設(shè)風光儲輸示范工程，開展技術(shù)創(chuàng)新。現(xiàn)在沒有人再這么說了，正是科技創(chuàng)新的力量讓風電從“垃圾電”變成電網(wǎng)“友好電”。

院士們表示，未來在儲能、分布式、電網(wǎng)安全、清潔技術(shù)、能源互聯(lián)網(wǎng)等方面還要進一步加強研究。

“比如說安全問題，目前系統(tǒng)內(nèi)部的安全問題已經(jīng)研究了很多，但是如果考慮到外部的、災(zāi)難性的特殊因素，也要能保證安全可靠運行，在這方面還要進一步攻關(guān)。”邱愛慈院士說。

發(fā)揮更大的示范效應(yīng)

張北示范工程集中攻克新能源在核心技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備、工程建設(shè)、并網(wǎng)運行、高效使用等方面的難題，在國內(nèi)外發(fā)揮了示范引領(lǐng)作用，提高了我國新能源產(chǎn)業(yè)競爭力，搶占了世界新能源發(fā)展制高點。

目前，張北示范工程電源總?cè)萘窟_到57萬千瓦，智能變電站變電容量66萬千伏安，靜止無功補償容量18萬千伏安，主要指標處于世界領(lǐng)先水平，在新能源技術(shù)創(chuàng)新、工程實踐、科學(xué)管理、開放合作等方面發(fā)揮了重要示范作用。

以技術(shù)創(chuàng)新為例。示范工程中的高精度風光功率預(yù)測技術(shù)和新能源優(yōu)化調(diào)度方法已應(yīng)用于20多個省級調(diào)控中心，覆蓋全國新能源裝機70%以上；新能源并網(wǎng)仿真技術(shù)應(yīng)用于20個省，為300多個風電場的安全并網(wǎng)和穩(wěn)定運行提供了技術(shù)支撐；聯(lián)合國內(nèi)主要設(shè)備廠商，研發(fā)并應(yīng)用5兆瓦大容量風機、智能全景控制系統(tǒng)等100多個首臺首套裝置；全面掌握了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的虛擬同步機核心技術(shù)和成套裝備制造能力……

類似的例子不勝枚舉，從建設(shè)檢測平臺、聯(lián)合國內(nèi)設(shè)備廠商共同研發(fā)，到協(xié)助廠家進行技術(shù)改造，示范工程在引領(lǐng)新能源技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。從2013年以來，我國再未發(fā)生過風機大規(guī)模脫網(wǎng)事故。

目前，風光儲輸示范工程已經(jīng)實現(xiàn)安全穩(wěn)定運行了4周年。4年來，示范工程累計輸出超過17億千瓦時平穩(wěn)可控綠色電能，相當于節(jié)約標準煤57.12萬噸、減排二氧化碳122.4萬噸。通過風光互補、儲能調(diào)節(jié)、智能輸電，實現(xiàn)平穩(wěn)可控的電力輸出和友好并網(wǎng)，性能指標接近常規(guī)電源。

在研討會現(xiàn)場，多位院士對示范工程表示肯定的同時，也對示范工程發(fā)揮更大作用提出了殷切期待。

陳清泉院士認為，示范工程不僅屬于中國，也是全世界的一份寶貴財富，要充分發(fā)揮工程的示范作用，各方合力，跨界融合，實現(xiàn)多方共贏和價值共生。

袁亮院士表示，國家重點實驗室一定要站在國家高度、行業(yè)高度。解決了張北本地新能源發(fā)展問題，還要給其他地方進行會診，找出問題，輸出技術(shù)，提升全國水平。

“一個國家級的重點實驗室應(yīng)該起到公共平臺的作用，為生產(chǎn)廠家、高校、科研單位提供試驗平臺，發(fā)揮更大的作用。”薛禹勝院士說。

實際上，院士們的殷切期待正是公司一直以來努力的方向。在示范工程的建設(shè)中，16家科研院所和高校、15家建設(shè)單位、54家設(shè)備廠商共同參與了試驗研究、規(guī)劃設(shè)計、技術(shù)攻關(guān)、設(shè)備研制、工程建設(shè)和調(diào)試運行等工作。國家重點實驗室為國內(nèi)制造廠商開展技術(shù)研發(fā)、樣機測試、型式認證等提供了有力支撐。

在未來，張北風光儲輸示范工程還將繼續(xù)發(fā)揮更深遠的示范效應(yīng)。或許正如陳清泉院士所說，從張北示范工程中，可以看到中國能源革命的曙光。這是一種期待，更是一份責任。