今年的政府工作报告提出，“积极稳妥推进碳达峰碳中和”“加快建设‘沙戈荒’新能源基地，发展海上风电，统筹就地消纳和外送通道建设”。国家电网有限公司认真贯彻落实全国两会精神，以科技创新为驱动，加强新能源消纳利用与电网稳定控制等关键技术攻关，支撑新能源大规模高比例并网、高水平消纳，推动能源清洁低碳转型，助力实现“双碳”目标。
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▲国家级海上风电研究与试验检测基地传动链平台
闽在海之中，海为闽人田。福建省拥有13.6万平方千米海域、3752千米陆地海岸线、125个海湾和2200多个海岛，海洋资源开发优势明显。向海图强，加快科技创新成为福建更好利用海洋资源、激活海洋经济的强劲引擎。
3月21日，在福清市江阴产业园的我国首个国家级海上风电研究与试验检测基地建设现场，国网福建省电力有限公司员工正在叶片试验车间开展静载筏板基础混凝土浇筑，静载、动载试验台钢筋绑扎，叶片试验车间维护结构安装等作业。
海上风电试验基地包括传动链平台、叶片试验平台和海上试验风场，其中传动链平台已于2024年12月26日建成投运。
海上风电试验基地是国家“十四五”规划的重大项目，建成后可开展目前世界最大容量风电机组和最长尺寸风机叶片的检测试验，以及大容量海上风机装备实证研究、网源友好型风电并网技术研究等多领域国际前沿技术研究。
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▲福建平潭大练海上风电场
近年来，福建海上风力发电实现跃升式发展。截至2024年年底，福建海上风电装机容量已达381.8万千瓦，占总装机容量的4.25%，风电利用小时数已连续12年位居全国第一。预计到“十四五”末，福建海上风电装机容量将超过400万千瓦。
海上风电接入电网的规模不断扩大，发电侧的间歇性和波动性等特性明显，给电力系统稳定运行和供需平衡带来挑战。如何减轻大规模高比例风电接入对电网的冲击，帮助海上风电与电网友好“牵手”，前置试验检测环节是关键一招。
如果把试验检测比作风机的“高考”，试验基地就是“考场”。只有过关的风机才能应用于工程实践中。“建设海上风电试验基地，就是要规范开展并网前各项试验检测，提升风电机组性能质量和并网友好水平，为大规模风电接入情况下的电网安全可靠运行提供保障。”国网福建电力科技部副主任王庆华说。
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▲福建电科院电网中心员工开展海上风电建模测试
要为体型庞大、动辄重几百吨的风电机组做试验检测并不轻松。“这是一个‘看天吃饭’的过程，需要把风机运到海上去测试，且测试工况受海风等客观因素影响明显。我国海上风电逐渐走向深远海，让海上测试难上加难。”福建电力科学研究院海上风电专班成员林亚涛介绍，海上风电试验基地建成后，风机的试验检测不再囿于场地，技术人员可以把原先在海上的测试搬到厂房里，真实可控地模拟各种天气的工况。
国网福建电力聚焦海上风电行业发展需求，加快深远海风电开发利用等核心技术攻关。组建海上风电科研攻关团队，成立国家风电技术与检测研究福建分中心，推动建设福建省海上风电前沿技术工程研究中心，与北京科技大学联合建设国家材料腐蚀与防护科学数据中心海上风电分中心……一系列科技创新攻关举措，为海上风电大规模开发提供了可靠技术支撑。
想要科学驾驭海上风电资源，既要大规模开发，更要高水平消纳。作为保障海上风电消纳的有效手段，储能被称为风电的“黄金搭档”，可以弥补风电间歇性供电的短板，保证电力系统稳定运行。
2024年11月13日，福建宁德渔洋里储能电站二期工程建成投运，并完成主要涉网试验。电站内，594个大小不一的电池柜分区域整齐排列。
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▲福建宁德渔洋里储能电站
以往，储能系统普遍采用低压集中式架构技术路线，由大量电池单体通过串联、并联结合的方式，输出直流电压，随后经过功率逆变器转换成交流电，再借助工频变压器完成升压后接入电网。这种方案不仅系统复杂程度高、增加能量损失，且存在并联环流等风险。
为了突破这些限制，福建电科院储能攻关团队与宁德时代新能源科技股份有限公司联合创新研发了高压直流直挂储能技术，省去变压器，仅通过模块级联便可提升储能系统电压，直接“挂网”运行，实现百毫秒内响应电力系统调节需求，缓解新能源电源并网带来的功率随机波动、间歇冲击等问题。
“摆脱变压器的限制后，储能电站的能量转换效率可从85%提升至90%以上，电能利用率更高。”宁德时代储能技术研发中心主任余东旭介绍。而且，这项工程采用阀厅布置，与低压储能的集装箱布置方式相比，占地面积可减少70%以上。
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▲国网福建电科院技术人员巡检渔洋里储能电站电网适应性测试现场
福建省岛屿众多，岛上风、光资源丰富，如何最大程度利用好海岛资源，开展新型电力系统建设实践？国网福建电力积极布局风电、储能等在海岛的应用场景。如今，这些场景已在西洋岛落地实践。
从霞浦县下浒码头出发，船行50分钟就能到达西洋岛。从西洋岛上的山顶放眼望去，能看到岛上3台巨大的白色风机。
西洋岛常住人口超过3000人，全岛仅通过一条海缆与陆地电网相连。2021年，国网福建电力为岛上安装了3台2000千瓦风机、1000千瓦/2000千瓦时电化学储能装置和20.74千瓦光伏设备。它们组成了福建首个具备“零碳”示范运行能力的海岛微电网。
微电网投运后，通常情况下，与大电网互为补充，为岛上用电提供双重保障。但一旦连接大电网的海缆发生故障，微电网如何平稳切换、独立安全运行？
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▲位于西洋岛上的微电网风机
西洋岛上的储能容量配置相对小，难以实施黑启动来带动整个岛的负荷，必须科学设计源荷储的运行模式。经过持续的技术攻关与策略调整，黑启动运行策略得以确定：先启动储能系统建立电压，恢复岛上重要负荷供电，再恢复风机、光伏设备发电，逐步恢复全岛负荷。2022年5月，西洋岛微电网完成黑启动及孤网100%新能源电源供电3小时试运行。
2024年5月，国网福建电力运用5G、电力载波通信等技术对岛上的电力设备实施自动化升级。如果海缆发生故障，全岛复电时间将进一步缩短至分钟级。
在海岛供电服务站监控室，岛上风机、光伏设备、储能的运行情况一览无余。“西洋岛微电网为众多离岸的海岛供电提供了样本。”霞浦县供电公司发展部副主任杨灵翔说，眼下的工作重点是试点新型储能装置和波浪能发电装置在西洋岛上的应用，掌握微电网各种运行模式的切换方式，进一步提高西洋岛的供电可靠性。
从“靠海吃海”到“向海驭风”，在福建，更多新型电力系统创新场景正在涌现，更多的技术创新成果将“乘风破浪”。
内容来源：国家电网有限公司官方网站
