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摘要：國家電投集團根據國家大力發(fā)展新能源的形勢及蒙東地區(qū)具有豐富的風能資源的實際，開展技術創(chuàng)新和商業(yè)模式創(chuàng)新，建設了循環(huán)經濟示范工程，實現了當地低質煤和風能資源的就地大規(guī)模利用，降低了生產成本，提高企業(yè)競爭實力。項目實踐表明，緊密結合企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和實際需求來開展創(chuàng)新，在項目中合理采用多種創(chuàng)新形式組合，結合項目實際采取科學、合理的創(chuàng)新項目管理模式，能夠控制創(chuàng)新風險，提高創(chuàng)新的成功率。

關鍵詞：循環(huán)經濟；示范工程；產業(yè)鏈；煤炭

1背景

國家電力投資集團有限公司（簡稱“國家電投集團”）在內蒙古東部地區(qū)（簡稱“蒙東地區(qū)”）擁有較大的褐煤資源儲量。褐煤長途運輸既不經濟又污染環(huán)境，為解決褐煤的就地消納問題，國家電投集團在當地建設了數臺坑口燃煤發(fā)電機組，同時，建設了產能較大的電解鋁生產線，形成了煤炭采掘、用煤發(fā)電、用電煉鋁的產業(yè)鏈，并進行煤炭、電力（通過東北電網）和鋁產品外銷。電解鋁生產工藝要消耗大量的電能，用電成本占電解鋁生產成本的30%～40%，是主要的生產成本。由于受電網壟斷影響，蒙東地區(qū)電解鋁生產只能使用網電（即從電網購電），而網電價格較高，致使電解鋁生產用電成本居高不下。同時，隨著國內電解鋁產能的不斷增加，電解鋁市場競爭日趨激烈，導致鋁價大幅下降，使得電解鋁生產企業(yè)連年虧損。國家電投集團根據國家大力發(fā)展新能源的形勢及蒙東地區(qū)具有豐富的新能源資源的實際，提出以蒙東地區(qū)現有煤、電、鋁產業(yè)設施為基礎，以技術創(chuàng)新和管理創(chuàng)新為途徑，以循環(huán)經濟模式為載體，建設以含大規(guī)?？稍偕茉吹木钟螂娋W為核心的循環(huán)經濟示范工程，對當地煤炭資源、風資源進行充分利用，實現電力自發(fā)自用，降低生產成本，提高企業(yè)競爭實力，實現可持續(xù)發(fā)展。該循環(huán)經濟示范工程項目獲得了國家能源局的批準。

2工程方案

該循環(huán)經濟示范工程的創(chuàng)新目標為：建立包括自有燃煤發(fā)電機組、風力發(fā)電站、電解鋁生產廠在內的局域電網，實現電力的自發(fā)自用，降低電解鋁成本，提高鋁產品市場競爭力，為解決當地風能消納問題提供新途徑；風能發(fā)電由于其具有的隨機性、波動性、間歇性，使得并網新能源電站普遍存在棄風現象，本工程試圖通過局域電網方式，大幅減少棄風，實現風能的規(guī)?；?；實現當地低質煤的就地利用，即通過煤—電—鋁產業(yè)鏈，使當地低質煤通過轉化為電力，并用于電解鋁生產。為達到上述目標，在蒙東地區(qū)現有煤、電、鋁生產設施的基礎上，該工程項目新建2臺燃用當地褐煤的大型發(fā)電機組，并建設較大規(guī)模的風力發(fā)電場，完善配套局域電網設施，形成風電和火電并網運行的電網結構，同時建設局域電網監(jiān)測控制指揮系統(tǒng)，通過自動協(xié)調控制手段，實現發(fā)電與用電負荷的有機結合。

3主要技術創(chuàng)新

本工程局域電網與國內外相關研究和已有工程案例相比，具有燃煤發(fā)電機組單機容量較大、風電規(guī)模較大的特點，也與國內外研究較多的微電網有較大差別。電解鋁生產工藝對供電負荷穩(wěn)定性的要求較高，局域電網采用孤網運行方式，對火電機組、風電場和電解鋁負荷的自動調節(jié)和協(xié)調控制的要求很高。在本工程實施時，沒有國內外的工程經驗和研究成果可供借鑒，必須通過技術創(chuàng)新來解決。國家電投集團牽頭組織其在蒙東地區(qū)的下屬區(qū)域公司、有關大學、研究院所、設計院、設備制造企業(yè)等單位，組成“產、學、研、用”聯(lián)合創(chuàng)新團隊，確定了創(chuàng)新的關鍵技術問題，申報了國家“863計劃”課題，并得到國家科技部批準。課題圍繞含大規(guī)?？稍偕茉吹墓聧u型局域電網系統(tǒng)的構建及安全、穩(wěn)定、經濟運行開展研究。技術創(chuàng)新主要分為以3個方面。

3.1局域電網運行控制技術研究開發(fā)

含有大規(guī)模風電（高滲透率）的局域電網的運行和控制具有很高的技術難度。創(chuàng)新團隊針對擬建設局域電網的運行方式和網絡結構，分析了該系統(tǒng)運行與控制中存在的技術難點，研究提出了孤島型局域電網頻率穩(wěn)定機理與負荷—頻率控制方法、電壓穩(wěn)定機理與動態(tài)電壓穩(wěn)定控制方法及大規(guī)?？稍偕茉唇尤牍聧u型局域電網的技術。

3.2原有設備系統(tǒng)適應于局域電網運行的技術改造

風電具有隨機性、波動性和間歇性的特點，較大規(guī)模的風電接入局域電網，極易造成局域電網負荷的較大波動，影響局域電網的安全、穩(wěn)定運行。為此提出采用電解鋁負荷與燃煤發(fā)電機組同時參與局域電網負荷（頻率）調節(jié)，平緩局域電網負荷波動的技術方案。為解決發(fā)電機組和電解鋁負荷無法滿足局域電網負荷調節(jié)要求的問題，通過現場試驗研究，提出了電解鋁負荷穩(wěn)流裝置控制系統(tǒng)和發(fā)電機勵磁調節(jié)器的技術改造方案，使其實現調頻穩(wěn)控的相關功能。

3.3示范工程的運行管理

專門成立了循環(huán)經濟示范工程電力監(jiān)控中心，對局域電網的協(xié)調控制和優(yōu)化調度進行總體監(jiān)控和管理，使技術創(chuàng)新成果能在工程運營中得到充分應用，有效地保障了工程的經濟效益。

4工程運營效果

示范工程按期建成并順利實現商業(yè)運營，形成了大比例消納風電的“煤—電—鋁”產業(yè)鏈，降低了企業(yè)生產成本，實現了資源的充分利用，社會經濟效益明顯。示范工程達到了創(chuàng)新目標。風能利用方面，示范工程局域電網風電滲透率達到32.25%。實現風電滿發(fā)全額消納，充分利用了當地豐富的風能資源。風機等效利用小時遠高于本地區(qū)風電場平均值，處于全國領先水平。劣質煤資源利用方面，示范工程火電機組燃用當地低熱值褐煤，劣質煤就地轉化利用率大幅提高，提高了資源利用率。經濟效益方面，示范工程經濟效益明顯，企業(yè)發(fā)成本和電解鋁用電成本大幅度下降，電解鋁總成本處于國內領先水平。

5總結經驗

5.1緊密結合企業(yè)需求來開展創(chuàng)新

企業(yè)作為創(chuàng)新主體，必須根據自身產業(yè)定位、競爭環(huán)境、發(fā)展戰(zhàn)略形成技術需求，同時結合需求確定創(chuàng)新方向、創(chuàng)新內容和創(chuàng)新形式，組建創(chuàng)新團隊，依托創(chuàng)新項目實現成果落地。創(chuàng)新工作只有從企業(yè)實際和切實需求來開展，才能調動企業(yè)各方面的創(chuàng)新積極性，從而為克服創(chuàng)新過程中的阻力和風險，保證創(chuàng)新項目的順利實施及創(chuàng)新成功提供強大驅動力和資源及組織保障。

5.2合理采用多種創(chuàng)新形式

創(chuàng)新可以劃分為多種類型。在創(chuàng)新項目中，合理采用多種創(chuàng)新形式，優(yōu)化組合創(chuàng)新類型，可以降低創(chuàng)新風險，節(jié)省創(chuàng)新資源的消耗，提高創(chuàng)新成功率。本案例與原有的煤、電、鋁生產模式相比，實際上是采用了新的商業(yè)模式（由局域電網支撐的煤—電（煤電+風電）—鋁產業(yè)鏈），總體上屬于商業(yè)模式創(chuàng)新，為了實現這個商業(yè)模式，開展了技術研發(fā)、工藝流程創(chuàng)新和新技術應用等技術創(chuàng)新。在項目實施過程中，盡可能采用先進成熟的設備和通過設備集成方式構建局域電網系統(tǒng)，從而減少新技術研發(fā)量；通過仿真模擬手段對局域電網運行控制及故障預防進行系統(tǒng)地分析研究，從而降低了技術風險，節(jié)省了研究開發(fā)資金，保證了項目的成功。

5.3采取科學、合理的創(chuàng)新項目管理模式

在本項目實施前期，國家電投集團根據項目涉及到科學研究、技術開發(fā)、工程設計、設備制造、工程建設等多重任務的實際，組成以本企業(yè)為主導的、相關單位參加的“產、學、研、用”聯(lián)合創(chuàng)新團隊。國家電投集團組織創(chuàng)新團隊共同確定創(chuàng)新目標和任務，根據參與單位各自優(yōu)勢，合理確定各單位承擔的子任務，制訂總任務和子任務節(jié)點和階段目標。建立項目領導和協(xié)調機制、分工協(xié)作機制，并在項目實施過程中進行動態(tài)優(yōu)化調整。國家電投集團充分發(fā)揮主導作用，指導各單位緊密圍繞項目創(chuàng)新目標，按計劃進度開展創(chuàng)新工作，保證項目資源及時到位，及時解決項目實施中出現的各種問題。

參考文獻：

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［3］STEGERU.能源系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展與創(chuàng)新［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2011.

作者：黃智 董建勛 李曉民 顧榮偉 單位：國家電力投資集團有限公司