新能源與儲(chǔ)能運(yùn)行控制實(shí)驗(yàn)室建于2006年，2015年9月成為國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。目前，包含張北試驗(yàn)基地、電池儲(chǔ)能技術(shù)實(shí)驗(yàn)室等試驗(yàn)研究基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)室主要圍繞新能源這種波動(dòng)性電源現(xiàn)在和未來(lái)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(lái)將會(huì)讓每個(gè)人獲益。
預(yù)測(cè)準(zhǔn)
知道新能源能發(fā)多少電
電力系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)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(shí)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(lái)臨時(shí)，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(yùn)行。
常規(guī)電源比如火電可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)功率，滿足正常波動(dòng)負(fù)荷的供電需求，但新能源發(fā)出的電是波動(dòng)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(shuō)“天有不測(cè)風(fēng)云”，正是“風(fēng)”“云”的瞬息萬(wàn)變導(dǎo)致新能源出力具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和波動(dòng)性。風(fēng)電功率預(yù)測(cè)是否準(zhǔn)確決定了常規(guī)電源的運(yùn)行，進(jìn)而決定了調(diào)度支持系統(tǒng)可以預(yù)留給風(fēng)電的運(yùn)行空間。
2008年11月，實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的我國(guó)首套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)WPFS在吉林省電力調(diào)度中心投入運(yùn)行。該系統(tǒng)對(duì)復(fù)雜地形風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)精度明顯優(yōu)于國(guó)外，在歷史數(shù)據(jù)少的條件下，對(duì)平原地形風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)精度與國(guó)外相當(dāng)。實(shí)驗(yàn)室還開發(fā)了具有自主知識(shí)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(guó)僅依靠電力市場(chǎng)制定日前日內(nèi)發(fā)電計(jì)劃，該系統(tǒng)還具備周、日前和日內(nèi)時(shí)序遞進(jìn)風(fēng)水火發(fā)電計(jì)劃滾動(dòng)協(xié)調(diào)優(yōu)化、新能源接納能力在線評(píng)估、新能源運(yùn)行特性在線評(píng)價(jià)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(gè)省級(jí)電力調(diào)控中心，覆蓋全部我國(guó)新能源發(fā)展大省，根據(jù)吉林等多個(gè)電力調(diào)度機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，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(shí)驗(yàn)室建立了電力系統(tǒng)內(nèi)首個(gè)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)中心，并與國(guó)際上最權(quán)威的美國(guó)國(guó)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(bào)數(shù)據(jù)，為“預(yù)測(cè)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(shí)驗(yàn)室使出渾身解數(shù)，見招拆招。對(duì)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(jì)關(guān)系；對(duì)于沒(méi)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(jī)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(cè)結(jié)果，電網(wǎng)調(diào)度可以合理安排發(fā)電計(jì)劃，從而提高電網(wǎng)接納新能源的能力。預(yù)測(cè)結(jié)果也可以用于指導(dǎo)新能源電站的計(jì)劃?rùn)z修，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。目前，實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的新能源發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)已在國(guó)內(nèi)20多個(gè)省級(jí)電力調(diào)度機(jī)構(gòu)運(yùn)行，覆蓋我國(guó)約80%的新能源電站，預(yù)測(cè)規(guī)模居世界首位，預(yù)測(cè)精度達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
用得上
風(fēng)電不會(huì)因?yàn)轱L(fēng)吹草動(dòng)
就跑掉
對(duì)于果農(nóng)來(lái)說(shuō)，果樹上的果實(shí)長(zhǎng)得不結(jié)實(shí)，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(lái)因?yàn)轱L(fēng)電機(jī)組性能問(wèn)題，導(dǎo)致電網(wǎng)發(fā)生微小擾動(dòng)就導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)造成巨大沖擊。
自2006年我國(guó)《可再生能源法》正式實(shí)施以來(lái)，我國(guó)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(guó)家，但由于風(fēng)能、太陽(yáng)能資源的波動(dòng)性和間歇性等多種因素，新能源安全穩(wěn)定運(yùn)行和有效消納問(wèn)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(shí)驗(yàn)室開展風(fēng)電試驗(yàn)技術(shù)研究，加快風(fēng)電試驗(yàn)試驗(yàn)基地建設(shè)，建成了世界上規(guī)模最大的兆瓦級(jí)風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合試驗(yàn)與實(shí)證研究基地——張北試驗(yàn)基地。這里同時(shí)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(jī)組整機(jī)并網(wǎng)性能試驗(yàn)研發(fā)條件。也就是說(shuō)，風(fēng)電機(jī)組整機(jī)的全部性能試驗(yàn)在張北試驗(yàn)基地一個(gè)地方就可以全部完成。
試驗(yàn)基地?fù)碛?0臺(tái)測(cè)試機(jī)位，風(fēng)電機(jī)組制造商可借用基地的試驗(yàn)機(jī)位，在試驗(yàn)內(nèi)模擬各種電網(wǎng)的運(yùn)行工況。實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員幫助機(jī)組制造商共同分析機(jī)組脫網(wǎng)事故發(fā)生的原因，解析數(shù)據(jù)異常點(diǎn)，和機(jī)組制造商共同研討提出改進(jìn)機(jī)組的運(yùn)行控制策略，經(jīng)過(guò)上百次改進(jìn)然后試驗(yàn)的反復(fù)過(guò)程，幫助風(fēng)電機(jī)組制造企業(yè)不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)，最終幫助風(fēng)電機(jī)組通過(guò)并網(wǎng)性能試驗(yàn)。
目前，實(shí)驗(yàn)室已為國(guó)內(nèi)所有量產(chǎn)50臺(tái)以上的150余個(gè)型號(hào)的風(fēng)電機(jī)組提供了技術(shù)研發(fā)與試驗(yàn)研究服務(wù)。先后完成了全國(guó)20個(gè)省(區(qū))、7個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地的風(fēng)電接納能力分析，開展了300余個(gè)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站的接入系統(tǒng)專題研究，為100余個(gè)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站提供了并網(wǎng)性能與安全改造試驗(yàn)服務(wù)，大規(guī)模風(fēng)電脫網(wǎng)事故從2011年的8起（5447臺(tái)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(yùn)行。
2014年9月，實(shí)驗(yàn)室風(fēng)電試驗(yàn)檢測(cè)獲得國(guó)際風(fēng)電測(cè)試組織（MESNET）資質(zhì)，成為除歐美國(guó)家外唯一成員單位，標(biāo)志著風(fēng)電試驗(yàn)檢測(cè)能力全面達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
不浪費(fèi)
富余綠電存儲(chǔ)到電池中
除了通過(guò)電網(wǎng)輸送讓新能源發(fā)電得到直接利用外，將電能存儲(chǔ)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)富余電能存儲(chǔ)到電池中，需要時(shí)再釋放出來(lái)，也是實(shí)驗(yàn)室需要攻克的一大難題。
如果說(shuō)飄忽不定的風(fēng)和瞬息萬(wàn)變的光是難以駕馭的野馬，儲(chǔ)能就好比一個(gè)能夠讓他們馴服的馬圈，能夠讓經(jīng)過(guò)儲(chǔ)能平抑后的新能源溫順地匯入電網(wǎng)的能量洪流之中。實(shí)驗(yàn)室以電池為主要研究對(duì)象，建立了針對(duì)電池內(nèi)部特性和外部特性測(cè)試與分析的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)，由內(nèi)而外地深入認(rèn)識(shí)電池的本質(zhì)，進(jìn)而指導(dǎo)電池改進(jìn)。
說(shuō)起電池的研究，還真有點(diǎn)像人的體檢，研究人員通過(guò)測(cè)試電池外在的電壓、電流、溫度等，就像測(cè)試人在體檢中需要測(cè)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(duì)電池進(jìn)行內(nèi)部分析，有時(shí)還需要通過(guò)解剖電池測(cè)量元素的方法來(lái)掌握電池內(nèi)部的真實(shí)情況。最終目的是了解電池的性能特點(diǎn)，找到它適合的應(yīng)用場(chǎng)合和使用方式，并根據(jù)新能源儲(chǔ)存的實(shí)際需要對(duì)電池性能進(jìn)行不斷改進(jìn)。與此同時(shí)，研究人員也可以從各類檢測(cè)技術(shù)中發(fā)現(xiàn)更先進(jìn)、更無(wú)損化的電池體檢方法，通過(guò)發(fā)掘各種新型的電池測(cè)試手段，促進(jìn)儲(chǔ)能電池的技術(shù)提升。未來(lái)，這些技術(shù)還可以應(yīng)用在電網(wǎng)無(wú)損化、智能化和在線巡檢中。
