新能源與儲能運行控制實驗室建于2006年，2015年9月成為國家重點實驗室。目前，包含張北試驗基地、電池儲能技術(shù)實驗室等試驗研究基礎(chǔ)。實驗室主要圍繞新能源這種波動性電源現(xiàn)在和未來能發(fā)多少電，新能源發(fā)電單元如何能夠穩(wěn)定地并網(wǎng)發(fā)電，以及新能源發(fā)出的綠色清潔電如何能最大限度得到利用等方面開展技術(shù)攻關(guān)。這些研究在未來將會讓每個人獲益。
預(yù)測準(zhǔn)
知道新能源能發(fā)多少電
電力系統(tǒng)是一個實時平衡的系統(tǒng)，用戶用多少電，電力調(diào)度部門才能指揮發(fā)電廠發(fā)多少電。電網(wǎng)中的電流就像河中的水流一樣，流入電網(wǎng)的功率和電網(wǎng)流出到負(fù)荷的功率每時每刻都是一樣的，猶如天平的兩端，在用電量不變的情況下，當(dāng)風(fēng)電來臨時，只有調(diào)減火電、水電等常規(guī)電源的發(fā)電，才能保證電力系統(tǒng)的平衡和安全運行。
常規(guī)電源比如火電可實時調(diào)節(jié)功率，滿足正常波動負(fù)荷的供電需求，但新能源發(fā)出的電是波動的，要想讓新能源發(fā)出的電接入電網(wǎng)，必須提前預(yù)知新能源出力。
俗話說“天有不測風(fēng)云”，正是“風(fēng)”“云”的瞬息萬變導(dǎo)致新能源出力具有很強的隨機性和波動性。風(fēng)電功率預(yù)測是否準(zhǔn)確決定了常規(guī)電源的運行，進而決定了調(diào)度支持系統(tǒng)可以預(yù)留給風(fēng)電的運行空間。
2008年11月，實驗室研發(fā)的我國首套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)WPFS在吉林省電力調(diào)度中心投入運行。該系統(tǒng)對復(fù)雜地形風(fēng)電場的預(yù)測精度明顯優(yōu)于國外，在歷史數(shù)據(jù)少的條件下，對平原地形風(fēng)電場的預(yù)測精度與國外相當(dāng)。實驗室還開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新能源調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)，相比歐美風(fēng)電大國僅依靠電力市場制定日前日內(nèi)發(fā)電計劃，該系統(tǒng)還具備周、日前和日內(nèi)時序遞進風(fēng)水火發(fā)電計劃滾動協(xié)調(diào)優(yōu)化、新能源接納能力在線評估、新能源運行特性在線評價等功能，最大限度地挖掘了電力系統(tǒng)消納新能源的潛力。
目前，新能源優(yōu)化調(diào)度支持系統(tǒng)已應(yīng)用于新疆、吉林、黑龍江等16個省級電力調(diào)控中心，覆蓋全部我國新能源發(fā)展大省，根據(jù)吉林等多個電力調(diào)度機構(gòu)統(tǒng)計，系統(tǒng)應(yīng)用后，新能源富集區(qū)的新能源利用率提升了10%以上。
實驗室建立了電力系統(tǒng)內(nèi)首個數(shù)值天氣預(yù)報中心，并與國際上最權(quán)威的美國國家大氣研究中心等合作，成功生產(chǎn)了精度較高的數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)，為“預(yù)測準(zhǔn)”提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
如何將氣象信息與新能源出力建立映射關(guān)系，實驗室使出渾身解數(shù)，見招拆招。對于歷史數(shù)據(jù)充分的新能源電站，將天氣信息與出力數(shù)據(jù)建立統(tǒng)計關(guān)系；對于沒有歷史數(shù)據(jù)的新建新能源電站或者歷史數(shù)據(jù)質(zhì)量差的新能源電站，從發(fā)電原理出發(fā)，根據(jù)新能源機組自身特性將天氣信息直接轉(zhuǎn)換為出力。
根據(jù)新能源發(fā)電功率預(yù)測結(jié)果，電網(wǎng)調(diào)度可以合理安排發(fā)電計劃，從而提高電網(wǎng)接納新能源的能力。預(yù)測結(jié)果也可以用于指導(dǎo)新能源電站的計劃檢修，提高運行經(jīng)濟性。目前，實驗室研發(fā)的新能源發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)已在國內(nèi)20多個省級電力調(diào)度機構(gòu)運行，覆蓋我國約80%的新能源電站，預(yù)測規(guī)模居世界首位，預(yù)測精度達到國際先進水平。
用得上
風(fēng)電不會因為風(fēng)吹草動
就跑掉
對于果農(nóng)來說，果樹上的果實長得不結(jié)實，刮陣小風(fēng)就掉落一地，可謂損失慘重。新能源并網(wǎng)亦是如此，2008年以來因為風(fēng)電機組性能問題，導(dǎo)致電網(wǎng)發(fā)生微小擾動就導(dǎo)致風(fēng)電機組脫網(wǎng)，對電網(wǎng)造成巨大沖擊。
自2006年我國《可再生能源法》正式實施以來，我國新能源發(fā)展迅猛，已成為全球風(fēng)電、光伏規(guī)模最大的國家，但由于風(fēng)能、太陽能資源的波動性和間歇性等多種因素，新能源安全穩(wěn)定運行和有效消納問題非常突出，表現(xiàn)之一是新能源大規(guī)模脫網(wǎng)事故頻發(fā)。為破解這一難題，實驗室開展風(fēng)電試驗技術(shù)研究，加快風(fēng)電試驗試驗基地建設(shè)，建成了世界上規(guī)模最大的兆瓦級風(fēng)光儲聯(lián)合試驗與實證研究基地——張北試驗基地。這里同時具備電能質(zhì)量、功率控制、低電壓穿越、電網(wǎng)適應(yīng)性、防孤島等全部風(fēng)電機組整機并網(wǎng)性能試驗研發(fā)條件。也就是說，風(fēng)電機組整機的全部性能試驗在張北試驗基地一個地方就可以全部完成。
試驗基地?fù)碛?0臺測試機位，風(fēng)電機組制造商可借用基地的試驗機位，在試驗內(nèi)模擬各種電網(wǎng)的運行工況。實驗室技術(shù)人員幫助機組制造商共同分析機組脫網(wǎng)事故發(fā)生的原因，解析數(shù)據(jù)異常點，和機組制造商共同研討提出改進機組的運行控制策略，經(jīng)過上百次改進然后試驗的反復(fù)過程，幫助風(fēng)電機組制造企業(yè)不斷改進設(shè)計，最終幫助風(fēng)電機組通過并網(wǎng)性能試驗。
目前，實驗室已為國內(nèi)所有量產(chǎn)50臺以上的150余個型號的風(fēng)電機組提供了技術(shù)研發(fā)與試驗研究服務(wù)。先后完成了全國20個省(區(qū))、7個千萬千瓦級風(fēng)電基地的風(fēng)電接納能力分析，開展了300余個風(fēng)電場、光伏電站的接入系統(tǒng)專題研究，為100余個風(fēng)電場、光伏電站提供了并網(wǎng)性能與安全改造試驗服務(wù)，大規(guī)模風(fēng)電脫網(wǎng)事故從2011年的8起（5447臺次），到目前基本消除，有效地遏制了大規(guī)模風(fēng)電脫網(wǎng)事故發(fā)生，保障了新能源電站和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。
2014年9月，實驗室風(fēng)電試驗檢測獲得國際風(fēng)電測試組織（MESNET）資質(zhì)，成為除歐美國家外唯一成員單位，標(biāo)志著風(fēng)電試驗檢測能力全面達到國際領(lǐng)先水平。
不浪費
富余綠電存儲到電池中
除了通過電網(wǎng)輸送讓新能源發(fā)電得到直接利用外，將電能存儲起來，實現(xiàn)富余電能存儲到電池中，需要時再釋放出來，也是實驗室需要攻克的一大難題。
如果說飄忽不定的風(fēng)和瞬息萬變的光是難以駕馭的野馬，儲能就好比一個能夠讓他們馴服的馬圈，能夠讓經(jīng)過儲能平抑后的新能源溫順地匯入電網(wǎng)的能量洪流之中。實驗室以電池為主要研究對象，建立了針對電池內(nèi)部特性和外部特性測試與分析的兩個實驗區(qū)，由內(nèi)而外地深入認(rèn)識電池的本質(zhì)，進而指導(dǎo)電池改進。
說起電池的研究，還真有點像人的體檢，研究人員通過測試電池外在的電壓、電流、溫度等，就像測試人在體檢中需要測量體溫、血壓。外部體檢是為了掌握電池外在表觀特性，隨后再利用各種X射線光譜、各類能譜、色譜等對電池進行內(nèi)部分析，有時還需要通過解剖電池測量元素的方法來掌握電池內(nèi)部的真實情況。最終目的是了解電池的性能特點，找到它適合的應(yīng)用場合和使用方式，并根據(jù)新能源儲存的實際需要對電池性能進行不斷改進。與此同時，研究人員也可以從各類檢測技術(shù)中發(fā)現(xiàn)更先進、更無損化的電池體檢方法，通過發(fā)掘各種新型的電池測試手段，促進儲能電池的技術(shù)提升。未來，這些技術(shù)還可以應(yīng)用在電網(wǎng)無損化、智能化和在線巡檢中。
