100%清潔能源供電的“明日之城”| 全球最大光儲微網(wǎng)電站建設啟示錄

“那里除了漫漫黃沙，還能有什么？”

“這你就孤陋寡聞了吧！在那里，我們可以賞鳥(niǎo)玩沙、聽(tīng)海觀(guān)潮，還能潛水看珊瑚，與海豚共遨游……”

“聽(tīng)你這么說(shuō)，我真有一些心動(dòng)。那就來(lái)一場(chǎng)說(shuō)走就走的旅行吧！”

各位游客先別急，其實(shí)在紅海新城，除了能夠欣賞旖旎的自然風(fēng)光，體驗獨特的阿拉伯風(fēng)俗文化以外，這座100%依靠清潔能源供電的“明日之城”的綠色可持續發(fā)展之路，也是一道不容錯過(guò)的別樣風(fēng)景。

尤其值得稱(chēng)道的是，紅海新城這一全球首個(gè)GW級100%清潔能源供電的獨立微網(wǎng)項目，凝聚著(zhù)中國人的智慧，其400MW光伏和1.3GWh微網(wǎng)儲能系統，全部采用了華為智能光儲解決方案。從0到1，在完全不依靠現有電網(wǎng)的情況下，華為在沙漠里打造了一張新能源電網(wǎng)。這一前無(wú)古人的發(fā)-儲-用電新模式，為探索碳中和城市的建設，以及構網(wǎng)型儲能等技術(shù)的創(chuàng )新應用，提供了最佳的示范和參考。

下面，就請跟隨我的筆觸，到“綠色”紅海神游一番吧。

從零建設全球最大光儲微網(wǎng)電站，確實(shí)沒(méi)想到

經(jīng)濟發(fā)展嚴重依賴(lài)石油產(chǎn)業(yè)的沙特，為了實(shí)現國家的長(cháng)遠發(fā)展和經(jīng)濟多元化，于2016年公布了“2030愿景”，并承諾到2030年實(shí)現50%的可再生能源發(fā)電，以及到2060年實(shí)現凈零排放。紅海新城于2019年開(kāi)始動(dòng)工建設，可以說(shuō)從規劃建設之初，其目標就是打造一座綠色之城、碳中和之城和可持續發(fā)展之城。

但是，讓一座覆蓋了22個(gè)島嶼與6個(gè)內陸地點(diǎn)，全部建成后將擁有50家酒店和1000多處住宅物業(yè)，預計每年接待游客總人次超過(guò)百萬(wàn)的城市，實(shí)現碳中和又談何容易？從能源供給的角度說(shuō)，如果采用傳統的發(fā)-儲-用電模式，那么實(shí)現碳中和無(wú)異于天方夜譚。

只能另辟蹊徑！華為數字能源提出從零開(kāi)始，在沙漠中應用“微網(wǎng)模式”，建設一個(gè)完整的電網(wǎng)。此想法剛一提出，即便是一些業(yè)內人士也稱(chēng)之為異想天開(kāi)。因為國際上沒(méi)有先例，對應的標準、關(guān)鍵技術(shù)等尚屬空白，而且需要應用多項跨領(lǐng)域的技術(shù)。怎么辦？華為數字能源集結了領(lǐng)域內最強的專(zhuān)家，成立了二三百人的專(zhuān)家團隊，針對構網(wǎng)型儲能等技術(shù)進(jìn)行專(zhuān)項攻堅，并通過(guò)Grid-forming算法打造智能光儲發(fā)電機，最終奉獻出一個(gè)沙漠中的綠色奇跡。2023年11月，該項目已經(jīng)開(kāi)始為紅海新城的酒店供電。

中國電網(wǎng)專(zhuān)家在現場(chǎng)參觀(guān)后連呼“沒(méi)想到”：第一，如此大規模的微網(wǎng)，目前在全世界范圍內仍處于試驗階段，沒(méi)想到沙特這樣一個(gè)主要依靠石油資源的國家卻領(lǐng)先一步；第二，如此龐大和復雜的項目，華為在沒(méi)有電網(wǎng)公司參與的情況下獨立完成，確實(shí)沒(méi)想到。

供電穩、儲能強、用電安，成功的秘訣是什么？

在華為數字能源的字典里，沒(méi)有做不到，只有想不到。都說(shuō)GW級100%清潔能源供電的獨立微網(wǎng)項目是世界性難題，那么它究竟難在哪里？華為數字能源又是如何化難為易，構建低碳綠色的大型城市綜合體的呢？

下面，我們將從供電、儲能、用電幾個(gè)方面，逐一揭秘。

供電，穩如泰山。

有效應對氣候變化，實(shí)現碳中和，光伏在其中發(fā)揮著(zhù)不可替代的作用?？梢赃@樣說(shuō)，今天光伏已成為全球最清潔、最安全、最經(jīng)濟的能源來(lái)源。有數據顯示，在過(guò)去十年中，光伏發(fā)電的成本降到了最初的95%，在中東等光照條件較好的地區，光伏發(fā)電的成本已經(jīng)可以達到1美分1度電。隨著(zhù)能源結構快速朝著(zhù)發(fā)電側的低碳化方向演進(jìn)，未來(lái)清潔能源將取代傳統能源，成為主導。

在紅海新城智能光儲解決方案中，光伏發(fā)電是供電的起點(diǎn)。目前，當地已經(jīng)建成5個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)，總計76萬(wàn)塊光伏板，為紅海新城項目一期提供電力。

紅海新城地處沙漠，光伏來(lái)源不是問(wèn)題，但是穩定的供電卻并不是想象中那樣易如反掌。華為數字能源開(kāi)發(fā)的智能光儲發(fā)電機起到了中流砥柱的作用。為實(shí)現穩定供電，華為開(kāi)創(chuàng )性地研發(fā)了虛擬同步機技術(shù)，讓每臺儲能變流器模擬傳統同步發(fā)電機的運行模式，用虛擬調速器控制電網(wǎng)頻率，用虛擬勵磁器控制電網(wǎng)的電壓，使得1000多臺儲能變流器同步支撐微網(wǎng)的頻率和電壓，保證了電網(wǎng)穩定運行。

在保證電力穩定輸出的同時(shí)，華為數字能源還針對現場(chǎng)變壓器突投需求頻繁、電機等沖擊性負荷啟停產(chǎn)生沖擊電流，易造成電網(wǎng)崩潰等問(wèn)題，通過(guò)先進(jìn)的構網(wǎng)型儲能算法，在不超配PCS的前提下，支持100%儲能額定容量變壓器的投切，進(jìn)一步提升了整網(wǎng)穩定供電的能力。

儲能，隨需應變。

由于光伏發(fā)電受天氣、季節等自然因素影響較大，不可避免具有間歇性、波動(dòng)性，這對光伏電站的并網(wǎng)是嚴峻的挑戰。儲能技術(shù)在提高發(fā)電的穩定性、可靠性，以及促進(jìn)新能源消納方面發(fā)揮著(zhù)非常重要的作用。未來(lái)，儲能技術(shù)將朝著(zhù)多元化、規?；椭悄芑姆较虬l(fā)展。紅海新城要實(shí)現100%清潔能源電網(wǎng)穩定運行，儲能系統的精細化管理與安全可靠運行至關(guān)重要。

鋰電池的不一致性是儲能系統的一大“短板”。為了消除這一短板，華為數字能源采用智能組串式儲能解決方案，將儲能技術(shù)與電力電子技術(shù)、數字化技術(shù)深度融合。一方面，通過(guò)模塊化設計避免電池包和電池簇的短板效應蔓延；另一方面，依靠其獨特的算法，精準捕捉異常電池，迅速切斷并進(jìn)行處理修復，還同時(shí)使用專(zhuān)門(mén)研發(fā)的電池簇控制器和電池包優(yōu)化器，在發(fā)現故障或異常后進(jìn)行單獨隔離，從而削弱電池串聯(lián)失配的影響。

確保每一簇都有控制器，每一包都有優(yōu)化器，華為先進(jìn)的智能組串式儲能系統架構為紅海新城1.3GWh儲能系統的穩定供電奠定了堅實(shí)的技術(shù)基礎。

紅海新城獨特的地理地貌，也給供電造成了一定困擾。該地區夏季最高溫度超過(guò)50℃，項目所在地最近距海邊僅100米。在高溫、高濕、高鹽霧、風(fēng)沙的環(huán)境下，儲能系統在可用容量、運行壽命、運輸、施工和運維等方面不容有失。華為智能組串式儲能系統之所以能成為項目的信賴(lài)之選，就是因為它具有IP55防護和C5級防腐能力，其分布式溫控設計可以確保即使在高溫場(chǎng)景下也能持續穩定運行。

用電：安枕無(wú)憂(yōu)

與傳統電力系統相比，清潔能源發(fā)電系統由于在頻率、電壓、可調能力等方面相對不足，電網(wǎng)擾動(dòng)頻繁，很容易發(fā)生故障，導致電網(wǎng)大面積停電，是電網(wǎng)安全運行的重大隱患。紅海新城離網(wǎng)項目規模巨大，而且城市定位以旅游業(yè)為主，一旦發(fā)生電網(wǎng)短路故障，將造成很大的不良影響。

對于華為數字能源來(lái)說(shuō)，確保光儲系統在各種穩態(tài)和暫態(tài)故障工況下電網(wǎng)的穩定運行是頭等大事?；谌A為構網(wǎng)型儲能技術(shù)，紅海新城的光儲系統成了一個(gè)可靠的電壓源。利用微網(wǎng)繼電保護方案、離網(wǎng)故障穿越技術(shù)，華為數字能源有效解決了電網(wǎng)擾動(dòng)這一難題：不依賴(lài)故障電流的幅值，可以快速、準確地切除故障路線(xiàn)；離網(wǎng)故障穿越技術(shù)使得華為1.3GWh儲能系統可以快速、同步、穩定地重建電網(wǎng)電壓，在數百毫秒內即可讓微網(wǎng)電壓重新恢復穩定，并支持GW級整網(wǎng)黑啟動(dòng)。

貢獻能源轉型的中國方案

華為數字能源發(fā)布的2024年度最新視頻《明日之城》，以詩(shī)一樣的語(yǔ)言、波瀾壯闊的畫(huà)面，全景展示了華為全球最大光儲微網(wǎng)開(kāi)始為紅海新城供電這一里程碑事件。

中國提出的“一帶一路”倡議與沙特“2030愿景”，在紅海新城交匯對接。此光儲微網(wǎng)規模達400MW光伏+1.3GWh儲能系統，使得沙特紅海新城成為全球首個(gè)100%清潔能源供電城市。在全球積極尋求能源轉型路徑的當下，這一人類(lèi)零碳城市建設史上的壯舉，極具示范意義和參考價(jià)值。

100%清潔能源供電、全球首個(gè)GW級光儲微網(wǎng)項目、可獨立運作，在這些光環(huán)的背后，華為數字能源貢獻了多少“黑科技”？基于華為智能組串式光伏逆變器和智能組串式儲能協(xié)同控制，光儲融合，同時(shí)結合重構電壓穩定、重構頻率穩定、重構功角穩定三大穩定重構技術(shù)，以及GW級Grid Forming穩定構網(wǎng)能力，使得供電更可靠、度電成本更優(yōu)、用電體驗更佳。

在紅海新城，中國制造在閃光。華為數字能源在沒(méi)有歷史成功經(jīng)驗可參考，完全依靠自主創(chuàng )新的前提下，實(shí)現了在供電、儲能、用電等關(guān)鍵環(huán)節的跨越，將先進(jìn)的理念與雄厚的技術(shù)實(shí)力相結合，為世界貢獻了中國方案。該項目彰顯了華為光儲微網(wǎng)技術(shù)的可靠性與領(lǐng)先性，更證明了人類(lèi)在缺電、無(wú)電網(wǎng)的區域，通過(guò)建設100%光儲微網(wǎng)實(shí)現供電是可行的。

“雙碳”目標的落地，關(guān)乎全世界人民的福祉。紅海新城只是新能源應用與可持續發(fā)展的一個(gè)成功縮影。相信在未來(lái)的能源數字化、智能化、綠色化轉型的過(guò)程中，將涌現出更多像紅海新城這樣的標桿。而華為光儲微網(wǎng)技術(shù)也將贏(yíng)得更大的國際聲譽(yù)。