我国首个超高海拔光法实证基地投产:解锁青藏高原太阳能?

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【文/观察者网 李泽西】

14日,在四川甘孜州西南部高原上,我国首个超高海拔光伏实证基地——四川甘孜兴川实证光伏电站——开始并网发电,正式投产。

兴川实证光伏电站(图源:国家电投四川公司)

该基地位于海拔3900米至4500米的四川甘孜州顶贡大草原,由国家电投集团四川电力有限公司(简称“国家电投四川公司”)建设;超高海拔一般定义为海拔3500米以上。这个项目总投资约32亿元,占地面积约13650亩,将分两期全容量投产;全容量并网后,项目总装机容量600兆瓦,年平均发电量约12.68亿度,是四川全省2021年用电量的0.4%,即32万人的平均用电量。

红标为兴川实证光伏电站位置

据国家电投四川公司党委书记、董事长周庆葭介绍,“不同于单纯的光伏电站,光伏实证基地就像是光伏行业的‘百科全书’”,其更深远的价值是探索光伏技术发展、提高光伏发电的效率与性价比。兴川电站建设了光伏组件、逆变器等5个实证实验区,可以综合对比分析127种光伏技术组合。

据《四川日报》报道,周庆葭还表示,公司已着手设立院士工作站,将组建专业研究团队,建立分析模型,实时对海量、多维度的大数据进行分析研究。同时,实证试验数据将向能源主管部门和行业研究机构共享,这些试验数据将有利于整个光伏行业技术进步和创新发展。

除了技术组合方面的实证,实证基地还将开展“水光储多能互补”实证、“源网荷储一体化”实证、“光伏+生态修复”实证,带动乡村振兴、生态治理、绿色交通等产业集群实证方案落地。

该项目针对甘孜州高原草地生态现状,利用光伏组件“可遮阴、能集水”的特性,调整光伏板的高度,选取最有利的组件布置方案,搭建科技支撑示范试验平台,筛选出适宜高海拔草场生长的优质牧草品种,打造“牧光互补”示范区。

项目还将通过配套蓄水灌溉系统,针对不同程度的退化草场,采取分类治理措施,量身定制集“发电、集水、储水、灌溉、种植”于一体的光伏生态系统,形成甘孜地区“光伏+生态治理”的示范。

我国首个超高海拔光法实证基地投产:解锁青藏高原太阳能?

兴川实证光伏电站实现“牧光互补”(图源:央视新闻)

据四川省政府国有资产监督管理委员会网站介绍,国家电投四川公司按照“电为核心、水新并举、清洁发展”思路,围绕建设区域一流清洁能源企业的发展目标,致力于四川及周边区域水电、新能源等清洁能源开发,并将产业发展延伸至综合智慧能源等新业态,形成了以光伏产业为主导、甘孜州超高海拔多能互补藏区扶贫示范基地为引领,阿坝、凉山、黔北三个百万千瓦清洁能源基地为依托的“1+3”发展格局。

目前,该公司正开展甘孜州超高海拔多能互补藏区扶贫示范基地规划,探索国家高原深度贫困藏区扶贫发展新模式,推动国家电投集团在川光伏产业向规模化、基地化转型发展。同时,国家电投四川公司正在规划建设国家电投集团成都新能源生产运营中心,中心将设置在四川省天府新区,对四川境内新能源项目生产运营实行集中控制的专业管理模式,并逐步实现水电、综合智慧能源等全产业集控管理。

兴川电站位于青藏高原东部。放眼未来,青藏高原开展各类新能源项目,尤其是光伏项目的潜力巨大。根据太阳能资源评估咨询软件“SolarGis”,我国人口聚集的东南部地区由于阴雨天气频繁,光伏发电潜力较低,四川盆地西部更是每平方米最多只有800多度光电。然而,翻过岷山山脉,兴川电站所在位置的太阳能潜力就翻了一倍。

青藏高原光伏发电潜力巨大(图源:“SolarGis”)

再往西看,西藏西部的太阳能潜力更大,在全球范围也仅次于地球“旱极”,南美洲西部的阿塔卡马沙漠。在2021年,中国气象局公共气象服务中心对西藏太阳能资源进行了评估,发现全区年太阳能辐射总量相当于2400亿吨标准煤,等于每年燃烧的煤炭量的50多倍。

放眼全球,青藏高原光伏发电潜力令人瞩目(图源:“SolarGis”)

我国首个超高海拔光法实证基地投产:解锁青藏高原太阳能?

在这种光伏发电潜力极高的区域建设光伏发电站可谓“事半功倍”,相当于安装了一个太阳能电池就能产生其他地区多个太阳能电池才能产生的电力。

山地光伏已成为行业内创新和关注的焦点,但超高海拔、山地气候对设备运行效率、设备绝缘性能、储能设备保温性能均有影响。兴川电站填补了我国光伏实证基地在超高海拔、中纬度地区的空白,为川藏高原地区以及国内相似场景地区的光伏建设提供了有益参考和借鉴。

我国首个超高海拔光法实证基地投产:解锁青藏高原太阳能?

国家电投四川公司工程部副主任吴穹介绍,超高海拔山地进场道路条件复杂,物料搬运难度大;氧气稀薄,昼夜温差大,人员效率、机械效率均有所降低。同时,工程建设期间面临高温、疫情、地震等多重考验。该项目利用国家电投供应链优势,通过跨区域供货平衡,加大光伏组件、支架等关键设备的供货协调,同时克服疫情影响,加大设备运输协调力度,确保设备供货进度,得以提前两个月投产,从2021年12月14日开工,仅花10月完成。

相较同样干燥的内蒙古、新疆等地,青藏高原太阳能资源更为丰富的原因在与其更为靠近赤道,同时有喜马拉雅山脉阻隔印度洋的水汽,又空气相对稀薄,大气层对阳光直晒的干扰较小。这也是安第斯山脉上的阿塔卡马沙漠光伏发电潜力极为雄厚的主要原因。

然而,我国目前大多光伏电站却处于光伏资源略为逊色的新疆、内蒙古、乃至更为逊色的中东南部地区。之所以尚未大规模利用以西藏西部为主的丰富光伏资源,在于电力运输的困难。

不过,这些困难正逐步得到化解。在2011年,被誉为“电力天路”的青藏联网工程建成投运,通过至少220千伏的电网允许西藏出口电力;至2022年,该电网已累计输电超过150亿度电。

西藏阿里联网工程“岗巴羊”景观塔(图源:国网西藏电力有限公司)

此外,我国还在建设大力特高压输电项目,以进一步扩大“西电东送”规模。特高压,指至少800千伏直流电和至少1000千伏交流电的电压等级,通过高压输电降低途中电量损耗。目前,单四川就有6条特高压工程,包括向家坝-上海、溪洛渡-浙江、锦屏-江苏、雅中-江西、白鹤滩-江苏特高压工程,以及即将投产的白鹤滩-浙江特高压工程。

有了“送电”的渠道,青藏高原也开启了电力出口时代。在2020年,全球海拔最高、装机容量最大的光储一体化项目之一,西藏猛狮峰谷源岗巴县40兆瓦并网光伏储能电站项目在海拔4700米的岗巴成功并网发电。

不过,在开展“西电东送”的同时,也应保障当地电力供给。四川省目前的特高压项目都是直流,点对点输送,“就像一列直达列车,中间不能上下”,使得四川在今年夏季出口电力的同时自身缺电。对此,我国西南地区首个特高压交流工程——国家电网有限公司川渝1000千伏特高压交流工程在9月29日正式开工,预计2025年夏季前投运,具备延伸、拓展的功能,可接入当地电网。

四川已投产的特高压工程(图源:国家电网四川电力)

据周庆葭介绍,兴川电站产生的电力在未来将接入川渝特高压交流环网,电力均在川渝电网消纳,将为成渝地区双城经济圈建设提供源动力。随着我国电网的不断升级拓展,光伏技术不断提高,青藏高原的丰富光能资源唾手可及。

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