習近平總書(shū)記強調，要加快規劃建設新型能源體系，把促進(jìn)新能源和清潔能源發(fā)展放在更加突出的位置，增加新能源供給消納能力。內蒙古是“風(fēng)光”大區，是國家重要能源基地，近年來(lái)隨著(zhù)風(fēng)光大基地的陸續并網(wǎng)投產(chǎn)，電網(wǎng)消納和調度運行承受的壓力隨之陡增。面向內蒙古新能源“兩率先”“兩超過(guò)”發(fā)展目標，“不能把雞蛋放在一個(gè)籃子里”成為普遍共識，對此，剛剛出臺的《內蒙古自治區建設國家重要能源和戰略資源基地促進(jìn)條例》明確提出，推進(jìn)新能源多元化場(chǎng)景應用，通過(guò)市場(chǎng)化消納新能源方式，提升新能源就地消納能力。

　　自治區科技廳認真落實(shí)中央和自治區決策部署，以“科技興蒙”行動(dòng)為統領(lǐng)，聚焦市場(chǎng)化新能源高效消納路徑與關(guān)鍵技術(shù)難題，持續加大產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng )新，一批重點(diǎn)科技示范項目相繼取得階段性進(jìn)展，為內蒙古探索新能源消納新路徑提供科技支撐。

　　飛輪儲能 特定場(chǎng)景保供應

　　不久前，由中海油新能源二連浩特風(fēng)電有限公司牽頭，聯(lián)合中國科學(xué)院、清華大學(xué)、武漢大學(xué)等單位共同實(shí)施的自治區科技重大專(zhuān)項“MW級飛輪儲能關(guān)鍵技術(shù)研究”項目傳來(lái)好消息，該項目示范工程“‘飛輪儲能+鋰電混合儲能’新能源場(chǎng)站調頻應用”在二連浩特市成功并網(wǎng)，3臺1MW級飛輪陣列協(xié)同控制與3MW鋰電組成混合儲能系統，為二連浩特市99MW的風(fēng)電場(chǎng)提供調頻輔助服務(wù)支持。

　　項目負責人魏曉鋼介紹說(shuō)：“飛輪儲能是利用低摩擦環(huán)境中高速旋轉的轉子來(lái)存儲能量，其工作原理是：利用電能加速飛輪，將電能轉化為機械能儲存起來(lái)。當需要用電時(shí)，飛輪帶動(dòng)發(fā)電機組，再將機械能轉化為電能。”

　　據介紹，飛輪儲能功率密度比較高，啟動(dòng)速度比較快，對于一些特定場(chǎng)景非常實(shí)用。如遇數據中心突然斷電，為避免數據丟失，就需要儲能系統快速響應啟動(dòng)。

　　2020年以來(lái)，技術(shù)團隊針對飛輪儲能涉及的力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、電力系統和控制等多學(xué)科交叉問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，突破大儲能量高強鋼及復合材料轉子設計制造、大容量高速永磁電動(dòng)發(fā)電機低損耗設計、高效率大容量變流器及其充放電控制、高可靠大承載磁軸承及其控制、飛輪儲能磁——電——熱——機多子系統集成、飛輪儲能陣列協(xié)調控制、飛輪儲能陣列參與電網(wǎng)高頻次一次調頻控制等關(guān)鍵技術(shù)。其中，真空中大功率高速電動(dòng)發(fā)電機、飛輪儲能高頻次充放電控制達到國際領(lǐng)先水平。

　　專(zhuān)家表示，新能源發(fā)電的間歇性和波動(dòng)特性給電網(wǎng)的頻率穩定性和供電可靠性帶來(lái)了極大挑戰，飛輪儲能在電網(wǎng)中的廣泛應用可解決電化學(xué)儲能面臨的影響環(huán)境問(wèn)題和充放電次數限制難題，大大提高電網(wǎng)運行的安全性及新能源消納比例。

　　固體儲能 高效儲熱促減排

　　供暖季來(lái)臨，在赤峰市黨政綜合樓，7.5萬(wàn)平米的辦公場(chǎng)所已完成供熱改造，今年全部采用自治區“科技興蒙”專(zhuān)項研發(fā)的“大型高效節能環(huán)保型儲熱系統”進(jìn)行供暖。該系統的核心是高壓固體儲能技術(shù)，就是將光伏、風(fēng)電等新能源發(fā)電量轉化成熱能高密度存儲起來(lái)，以熱水、熱風(fēng)、蒸汽及導熱油等形式輸出，用于建筑供暖、工業(yè)蒸汽、產(chǎn)品烘干、移動(dòng)熱源、電網(wǎng)調峰等領(lǐng)域。

　　當前，我國北方主要的供熱方式依賴(lài)以燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)為主的大中型集中供熱系統，存在化石能源熱源占比高、管網(wǎng)系統規模大、熱力平衡調節困難以及供熱過(guò)量等問(wèn)題。在雙碳戰略背景下，必須創(chuàng )新供熱用能方式，構建安全、低碳、清潔、高效、智慧、經(jīng)濟的供熱系統。為此，2020年自治區科技廳設立“科技興蒙”專(zhuān)項，支持赤峰暖捷新型建材有限責任公司聯(lián)合中國科學(xué)院過(guò)程工程研究所開(kāi)展以新能源電力消納為路徑的高壓固體儲能供熱系統研發(fā)。

　　項目實(shí)施以來(lái)，研究團隊先后突破了“高效儲熱材料制備”“遠端云控智能系統”“新型相變儲熱材料及清潔供暖”等關(guān)鍵技術(shù)，在此基礎上建成谷電固體儲能技術(shù)研發(fā)中心和遠程控制指揮中心，形成新型儲熱材料設備與智能控制系統的集成與示范，其標志性成果“大型高效節能環(huán)保型儲熱系統”實(shí)現了10KV及以上電壓直接接入、電熱轉換率達到97.5%、24小時(shí)靜態(tài)熱損不超過(guò)2%。

　　“通過(guò)固體儲能儲熱技術(shù)，我們將夜間100%新能源配比的谷電直接轉化成熱能，通過(guò)熱量存儲進(jìn)行集中或分布式供熱。”項目相關(guān)負責人介紹，目前項目成果已在冬奧會(huì )媒體轉播中心成功運用，并推廣到赤峰市有關(guān)公共機構、大型廠(chǎng)礦企業(yè)，以及二連浩特市等地區。赤峰市黨政綜合樓項目采用高壓固體儲能供暖機組供暖、制冷雙系統運行，年消納新能源電量約1500萬(wàn)千瓦，預計采暖期內能夠節省標煤2653.6噸，有效減排二氧化碳7058噸。赤峰市紅山花卉市場(chǎng)5萬(wàn)平米場(chǎng)地采用此供熱系統供暖，并采用供熱系統實(shí)現遠程監控、恒溫供暖、精準用能，預計每年可消納新能源電量約532.98萬(wàn)千瓦，減少燃煤1776.6噸，減少二氧化碳排放4725.76噸。此外，針對大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)剩余電量難以上網(wǎng)的特點(diǎn)，項目在赤峰市克什克騰旗大光頂子旅游小鎮進(jìn)行了成果應用示范，將附近匯風(fēng)新能源電廠(chǎng)過(guò)剩的電量進(jìn)行存儲，用于旅游小鎮供暖，風(fēng)、光電力年消納約1077萬(wàn)千瓦，平均每年減少燃煤3590噸，減少碳排放9549.4噸。

　　車(chē)網(wǎng)互動(dòng) 能源消納新樣板

　　自治區黨政辦公區內，一排排光伏組件搭建的電動(dòng)汽車(chē)充放電停車(chē)場(chǎng)格外吸睛。這是自治區首批“雙碳”科技創(chuàng )新重大示范工程“規模化電動(dòng)汽車(chē)充放電與電網(wǎng)多層級互動(dòng)技術(shù)研究和應用示范”項目打造的光儲充放示范場(chǎng)景。

　　該項目由內蒙古電力集團牽頭“揭榜”，特來(lái)電新能源股份有限公司、上海交通大學(xué)、華北電力大學(xué)、內蒙古工業(yè)大學(xué)等8家單位聯(lián)合實(shí)施，聚焦規模化電動(dòng)汽車(chē)充放電與電網(wǎng)多層級互動(dòng)這一關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，沿“機理揭示——系統建模——優(yōu)化調控——平臺示范”主線(xiàn)開(kāi)展科研攻關(guān)，積極構建規模化電動(dòng)汽車(chē)充放電與電網(wǎng)多層級互動(dòng)集成技術(shù)體系，并以?xún)让晒诺貐^為依托，實(shí)現示范工程驗證核心難題，為新型電力系統建設提供技術(shù)支撐。

　　光儲充放示范場(chǎng)站融合了變電、配電、光伏、儲能、V2G充放電以及整套能量管理系統，其中，光伏系統由120塊575瓦的高效單晶硅單面發(fā)電組件組成，總裝機量達到69千瓦，依照呼和浩特地區的光照條件，實(shí)現平均日發(fā)電量300度左右，年發(fā)電量可達10.9萬(wàn)度，相當于年節約標準煤35噸，減排二氧化碳92噸、二氧化硫3噸、氮氧化物1噸，節油（汽油）4.36萬(wàn)升。

　　儲能系統由22個(gè)電池模組串聯(lián)而成，儲能容量202千瓦時(shí)，可以起到降低用能成本的作用。用電高峰時(shí)儲能放電讓企業(yè)使用儲能存電，減少高峰時(shí)段在電網(wǎng)取電，用電低谷時(shí)使用電網(wǎng)低電價(jià)對儲能進(jìn)行充電，實(shí)現周期循環(huán)。

　　微網(wǎng)能量管理系統是一套智能化程度高、安全性高、擴展性強的微電網(wǎng)運行監控與優(yōu)化分析管理系統，既能滿(mǎn)足分布式新能源微網(wǎng)就地電力安全生產(chǎn)與消費的需求，又能滿(mǎn)足多能源經(jīng)濟運行的要求。通過(guò)對微網(wǎng)系統進(jìn)行數據采集、優(yōu)化分析、監視控制，實(shí)現數據存儲、異常報警，保證微網(wǎng)安全平穩運行。同時(shí)結合發(fā)電和用電預測功能，實(shí)現微網(wǎng)內發(fā)用電的優(yōu)化調度，通過(guò)優(yōu)化運行與變壓器需量控制等策略，提高微網(wǎng)系統收益。

　　場(chǎng)站采取分體式群充技術(shù)，新能源汽車(chē)通過(guò)超大功率液冷充電終端、快充終端、V2G雙向充放電終端、小功率直流慢充終端、7kW交流單樁等各種充電產(chǎn)品進(jìn)行充電，滿(mǎn)足市面上大多數新能源車(chē)型的充電需求。

　　整個(gè)場(chǎng)站的光儲充放系統可以有效實(shí)現充電站的低碳、智能以及多能互補。光伏大發(fā)時(shí)，系統既可以提供充電使用，又可以把余電存儲到儲能系統中；光伏發(fā)電小于用電量時(shí)，由電網(wǎng)補充電力或由儲能及電動(dòng)汽車(chē)V2G技術(shù)進(jìn)行放電；區域電網(wǎng)出現負荷壓力時(shí)，系統可以通過(guò)充電調度、儲能管理實(shí)現最大程度降負荷運行，或反補電網(wǎng)形成虛擬電廠(chǎng)，并從電網(wǎng)獲取服務(wù)收益，對于提高新能源消納水平，促進(jìn)交通減排、能源減排，實(shí)現“雙碳”目標具有重要意義。

　　當前，內蒙古正全面貫徹落實(shí)習近平總書(shū)記考察內蒙古時(shí)的重要指示和重要講話(huà)精神，聚焦全面建設好國家重要能源基地，舉全區之力推進(jìn)新能源倍增行動(dòng)。以此為引領(lǐng)，內蒙古科技工作將進(jìn)一步提高政治站位，聚焦“兩個(gè)率先”“兩個(gè)超過(guò)”發(fā)展目標，堅持以“科技興蒙”行動(dòng)為統領(lǐng)，做好“新能源+”這篇大文章，著(zhù)力解決新能源高效、穩定和低成本利用的瓶頸問(wèn)題，以先進(jìn)技術(shù)成果拓展新能源應用場(chǎng)景，擴大新能源消納空間，為推動(dòng)國家重要能源與戰略資源基地向高端化、智能化、綠色化加速轉型提供科技支撐。（記者 及慶玲）

　　（本文配圖由受訪(fǎng)者提供）