內蒙古金蓮川草原，風吹草低、天高雲闊，藍天之下，是一排排潔白的風機矗立在草原山頭，巨大的扇葉緩緩轉動，將無形的“風巨人”轉化成澎湃動能。這便是位於內蒙古錫林郭勒盟正藍旗和多倫縣境內，幅員近1200平方公里的上都百萬千瓦級風電基地。
基地於2023年實現342颱風機和配套儲能項目全容量投産，創造了陸上基地型風電建設奇蹟，填補了全國“風火儲”打捆外送大型能源基地項目開發的行業空白。華能人用草原的“風與火”點亮京津唐的萬家燈火。
多能互補，打造“風火”樣本
“70米高平均風速超8.5米/秒，三一、運達風機低風速達2.5米每秒切入，低風速捕捉能力強……”，內蒙古幅員遼闊，風力資源豐沛，項目所在地錫林郭勒盟地區是國家規劃的9個大型現代風電基地之一，也是國家“沙戈荒”大型風電、光伏基地布局的重點區域之一，風能可利用資源佔內蒙古自治區三分之一。
進入“十四五”，國家多次提出加快推進沙戈荒大基地建設。華能順勢起筆，搶抓在蒙市場機遇和窗口期，全力爭取項目指標。
“內蒙古大力發展新能源，我們也要抓住這一契機，搶抓新能源市場”，時任北方公司黨委書記、董事長李向良要求。2020年3月，經過北方公司多年努力，上都百萬千瓦級風電基地項目獲錫林郭勒盟能源局核準批復，迎來了企業轉型發展新曙光。
風電具有波動性、間歇性的特徵，源源不斷的綠色電能如何互補調節、並網消納？華能提出了依託北方公司上都電廠372萬千瓦火電，建設160萬千瓦風電和30萬千瓦儲能電站，共用火電通道打捆送出、實現風火聯動的發展思路。該思路一出，北方公司上下群情激昂，幹事創業信心倍增。
正在大家擼起袖子準備大幹一場時，第一個難題擺在了所有人面前：如何在橫跨1200平方公里的草原丘陵地帶建設陸上風電大基地項目？
針對項目佔地面積廣、機位分散等特點，為確保遠距離、大容量風電場順利並網發電，基地首次採用“六站五線”方式，建設5個風電場、配套建設5座220千伏升壓站和1座500千伏中心匯集站。
“風機機位分佈分散，90%的風機建在草原山頭，兩台風機最大跨度達95公里，駕車行駛距離超160公里，修築檢修道路最高需填方超2.3萬立方米，相當於用容量30立方米的翻鬥車裝運700余車……”，對有着近30年基建工作經歷的北方公司工程管理部主任呂景文而言，這是他參建過的難度最大的工程。
“不僅要解決‘風火儲’打捆外送、全部應用4.5兆瓦級以上大容量風機、自建220千伏輸電線路等多項‘國內首個’問題，還要克服建設面積大、戰線長、海拔高、地質條件複雜、高寒動土施工等諸多困難。這是上都電廠摸着石頭過河的第一次嘗試，也是對全體參建單位的重大考驗！”在北方公司副總經理高永峰看來，再高的山也要攀、再難的路也要走。
項目開工建設以來，各級領導帶頭，參建全員全情投入，打破錫林郭勒草原地區冬季不開工的慣例，發揚華能“三千精神”，爬山路、過深溝、過險灘，高質量完成各項節點建設任務，書寫了在“瘦山”上建風機的傳奇。
項目以“保送出”為核心，創新採取“邊建邊投、分批並網”的新模式，於2023年6月30日實現全容量並網，成為全國首個開工、首先建成的“風火儲”打捆外送大型能源基地項目。每年可新增綠電52.35億千瓦時，減排二氧化碳約314萬噸。。
發展有需要，企業有優勢。“風火互補”在上都電廠的成功嘗試，打造了煤電與新能源聯營的樣板工程，也為以火電為主的能源電力企業的高質量轉型發展提供了新路徑。
自主探索，攻克“卡脖子”難題
“要把接入優先放在重要位置，對火電調峰能力建設和儲能建設進行同步研究”，2022年6月14日，集團公司召開項目專題會再次強調。
風電接入火電，將與上都火電500千伏輸電線路、串補深度耦合，導致整個送出系統發生變化，接入串補輸電系統面臨極高的次同步振蕩風險，在複雜擾動下極易誘發連鎖事故，破壞系統安全穩定運行。為此，考慮到電網穩定，務必解決諧振電流超標、送出系統寬頻振蕩風險等問題，才能獲得電網接入許可。
在國內沒有先例可借鑒的情況下，讓概念落地需要強有力的頂層設計。為重點突破“風火儲”打捆外送“卡脖子”技術，上都電廠聯合清華大學以及華北電科院、華北電力設計院、華能清能院等多所知名高校和科研院所聯合攻關，構建風火打捆外送和高性能電池儲能兩個科研方陣。
“我們要把所有可能發生的情況全部考慮到，所有的預案都準備好，那段時間是最關鍵的時期，我們每天的工作狀態就是決戰到天明”，華北電科院系統所博士曹天植這樣説。
科研團隊上下一心，聚力攻關，在有限時間內進行頭腦風暴，攻克6080種寬頻振蕩風險，在風火打捆外送系統輸送能力研究中形成的無功功率補償配置容量調整優化方案有效節約成本，已推廣至國內其他風火打捆外送能源基地項目，均取得良好效果；在儲能項目中，運用華能清能院自主研發的精細化分散控制電池儲能技術，在國內首次大規模應用35千伏高壓直挂技術和國內首次應用模組級泡沫消防技術，並在我國北方地區建設站房式儲能電站，利用火電廠餘熱實現了儲能電站高效節能供熱，為國內“風火儲”開發應用提供了諸多可推廣、可複製的經驗。
後續實驗結果更加理想，通過搭建上都風火打捆經串補輸電線路外送系統電磁暫態倣真&&，以華北電科院為主的科研團隊進行課題研究，提出治理措施，研究通道、斷面送出能力和運行優化技術，取得了階段成果，解決了“風火儲”打捆外送能源基地安全、穩定、高效發電難題，填補了國內風火打捆外送方面技術空白。2022年8月24日，項目接入系統方案獲得批復，國家電網公司同意項目接入華北電網。
此外，上都電廠在運營風機效率提升方面也作了大量技術工作，破解了大風期大量風機切除停運的難點問題，有效提升了風機的發電能力。
“風火”送出，點亮綠電名片
“跨越1600公里，內蒙古的清潔電能穿過曠野戈壁、跨越崇山峻嶺，源源不斷抵達杭州，注入杭州亞運會場館及辦公場地”，2023年10月9日，內蒙古廣播電視台播出了上都風電基地綠電點亮杭州亞運會的消息。
基地於2022年11月取得首批機組並網許可，成為京津唐地區首家“競價”上網的新能源基地；2022年3月獲得綠電交易入市資格，完成華北電網在蒙直調電廠首單外送綠電交易，作為華北地區外送19屆杭州亞運會唯一綠色電力供應商，為亞運場館提供綠色電力9100萬千瓦時，為14屆夏季達沃斯論壇——梅江會展中心場館全程提供綠色電力100萬千瓦時，實現場館100%綠電供應。
當今，綠電照亮的不僅是京津唐，還有祖國需要的各方。
“煤電盈利基礎十分脆弱，綠電市場供需失衡，碳排放成本逐步增加，綠色收益仍不能有效體現和回收”，基地的落成為上都電廠帶來勃勃生機，也帶來新的問題和挑戰。如何直面以新能源為主體、火電深調、容量電價機制運行等多重考驗，提高“風火儲”耦合發電能力，上都電廠有的是攻堅克難的底氣。
2024年開年，上都電廠總經理沈慶賀就提出了設立增盈提效、降本節支工作領導小組和日營銷、日調度、日量本利分析工作小組，成立“風火儲”一體化調度臨時機構，大力協調推進風火儲耦合發電運營、調度，充分釋放發電機組最大效能，實現發電量最大化的決策。細化“小”措施，算好“大賬、總賬”，在不斷變化的新型電力市場形勢下，盈利水平再創新高。3月16日，新能源單日發電量達到2890.81萬千瓦時，佔電廠日總發電量的59.2%，佔比創歷史新高，一季度風電累計發電13.62億千瓦時，同比增發7.24億千瓦時，利潤同比大增。
實現“雙碳”目標，能源是主戰場，電力是主力軍。上都電廠搭載着新能源産業，描繪出了新的發展藍圖，正在創造無限可能。（范紅梅 王閆才 供稿：中國華能）