能源科學(xué)與工程專業(yè)社會(huì)實(shí)踐報(bào)告——以降低新能源“棄風(fēng)棄光率”為核心實(shí)踐主題
一、實(shí)踐背景與目的
（一）實(shí)踐背景
  隨著“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)在我國(guó)能源戰(zhàn)略中的地位日益凸顯，風(fēng)能、太陽能等新能源產(chǎn)業(yè)迎來爆發(fā)式增長(zhǎng)。據(jù)國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，2023年我國(guó)風(fēng)電、光伏累計(jì)裝機(jī)容量突破12億千瓦，占全國(guó)發(fā)電總裝機(jī)容量的40%以上。但新能源“間歇性、波動(dòng)性”的固有特性，疊加電網(wǎng)消納能力不足、儲(chǔ)能配套滯后等問題，導(dǎo)致“棄風(fēng)棄光”現(xiàn)象仍較突出——部分新能源基地年棄風(fēng)率達(dá)5%-8%，棄光率達(dá)3%-5%，大量清潔電力因無法有效利用被浪費(fèi)，既制約了新能源產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，也影響了能源轉(zhuǎn)型的推進(jìn)效率。
  作為能源科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生，理論學(xué)習(xí)中已掌握新能源發(fā)電原理、電網(wǎng)運(yùn)行機(jī)制、儲(chǔ)能技術(shù)等核心知識(shí)，但缺乏對(duì)產(chǎn)業(yè)實(shí)際問題的深入認(rèn)知。為將理論與實(shí)踐結(jié)合，聚焦行業(yè)核心痛點(diǎn)，本次實(shí)踐以“降低新能源棄風(fēng)棄光率”為主題，通過實(shí)地調(diào)研、數(shù)據(jù)采集、企業(yè)訪談等方式，探究棄風(fēng)棄光率居高不下的深層原因，并結(jié)合專業(yè)知識(shí)提出可行解決方案。
（二）實(shí)踐目的
    1.    深入了解新能源電站（風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站）的實(shí)際運(yùn)行情況，掌握棄風(fēng)棄光率的計(jì)算邏輯與影響因素；
    2.    分析電網(wǎng)公司、儲(chǔ)能企業(yè)、新能源項(xiàng)目方在協(xié)同消納新能源電力中的矛盾與難點(diǎn)；
    3.    運(yùn)用能源科學(xué)與工程專業(yè)知識(shí)，針對(duì)具體場(chǎng)景提出降低棄風(fēng)棄光率的技術(shù)與管理建議；
    4.    提升專業(yè)實(shí)踐能力，明確自身知識(shí)體系與行業(yè)需求的差距，為后續(xù)學(xué)習(xí)與職業(yè)規(guī)劃奠定基礎(chǔ)。
二、實(shí)踐內(nèi)容與過程
  本次實(shí)踐為期4周（2024年7月1日-7月10日），實(shí)踐地點(diǎn)選取我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)典型區(qū)域——內(nèi)蒙古大唐集團(tuán)風(fēng)電基地分三個(gè)階段開展工作：
（一）第一階段：前期調(diào)研與理論準(zhǔn)備（7月1日-7月3日）
    1.    資料收集：通過國(guó)家能源局、行業(yè)協(xié)會(huì)（中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)）官網(wǎng)，獲取2020-2023年全國(guó)及實(shí)踐地區(qū)的棄風(fēng)棄光率數(shù)據(jù)、新能源裝機(jī)容量、電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃等公開信息；研讀《新能源消納行動(dòng)計(jì)劃（2024-2026年）》等政策文件，明確行業(yè)監(jiān)管要求與支持方向。
    2.    理論梳理：結(jié)合專業(yè)課程知識(shí)，梳理?xiàng)夛L(fēng)棄光率的核心影響因素——包括新能源發(fā)電預(yù)測(cè)精度、電網(wǎng)輸電能力、儲(chǔ)能系統(tǒng)配置、負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)能力等，構(gòu)建“發(fā)電-輸電-儲(chǔ)能-用電”全鏈條分析框架。
    3.    方案設(shè)計(jì)：制定實(shí)地調(diào)研計(jì)劃，針對(duì)不同實(shí)踐對(duì)象設(shè)計(jì)訪談提綱（如對(duì)電站運(yùn)維人員聚焦“發(fā)電預(yù)測(cè)與設(shè)備調(diào)度”，對(duì)電網(wǎng)調(diào)度人員聚焦“消納瓶頸與調(diào)度機(jī)制”）。
（二）第二階段：實(shí)地調(diào)研與數(shù)據(jù)采集（7月3日-7月8日）
1. 內(nèi)蒙古A風(fēng)電基地調(diào)研
  A基地是我國(guó)北方大型風(fēng)電集群之一，總裝機(jī)容量150萬千瓦，配套接入500千伏輸電線路，主要向華北地區(qū)輸送電力。實(shí)踐團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)開展了三項(xiàng)工作：
    •    電站運(yùn)行數(shù)據(jù)采集：在運(yùn)維中心調(diào)取2023年全年運(yùn)行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)該基地棄風(fēng)率呈現(xiàn)明顯季節(jié)性差異——冬季（11月-次年2月）棄風(fēng)率達(dá)12%-15%（因冬季取暖負(fù)荷集中，但電網(wǎng)輸電通道飽和），夏季（6月-8月）棄風(fēng)率僅2%-3%；且單日棄風(fēng)主要集中在夜間（22:00-次日6:00），此時(shí)負(fù)荷低谷，風(fēng)電出力卻因夜間風(fēng)速穩(wěn)定維持在較高水平（約80萬千瓦）。
    •    設(shè)備與技術(shù)調(diào)研：觀察到基地采用的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)為傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)模型，短期（4小時(shí)內(nèi)）預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率約85%，但極端天氣（如寒潮、沙塵暴）時(shí)準(zhǔn)確率驟降至60%以下，導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)度難以提前預(yù)留接納空間；基地配套儲(chǔ)能系統(tǒng)僅10萬千瓦/20萬千瓦時(shí)（充放電2小時(shí)），僅能平抑短時(shí)功率波動(dòng)，無法應(yīng)對(duì)夜間長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷低谷。
    •    人員訪談：運(yùn)維負(fù)責(zé)人表示，“基地風(fēng)電出力受風(fēng)速影響大，而電網(wǎng)給的‘接納額度’每天上午9點(diǎn)前確定，若午后風(fēng)速突增，超出額度的電力只能棄掉；且儲(chǔ)能成本太高，全生命周期度電成本約0.3元，比風(fēng)電度電成本（0.2元）還高，企業(yè)難以承擔(dān)大規(guī)模配套”。
    •    政策與市場(chǎng)銜接不足：當(dāng)前新能源消納考核以“棄風(fēng)棄光率低于5%”為硬指標(biāo)，但缺乏市場(chǎng)化激勵(lì)機(jī)制（如用戶側(cè)可中斷負(fù)荷補(bǔ)貼、儲(chǔ)能調(diào)頻收益），導(dǎo)致負(fù)荷側(cè)與儲(chǔ)能企業(yè)參與消納的積極性不足。
（三）第三階段：數(shù)據(jù)整理與分析（7月8日-7月10日）
 實(shí)踐團(tuán)隊(duì)對(duì)采集的300余組數(shù)據(jù)（包括棄風(fēng)棄光率、發(fā)電預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率、輸電容量、負(fù)荷曲線等）進(jìn)行整理，結(jié)合專業(yè)工具（如MATLAB電力系統(tǒng)仿真模塊）進(jìn)行分析，得出核心結(jié)論：
    1.    棄風(fēng)棄光率與“供需時(shí)空匹配度”高度相關(guān)：A基地冬季夜間棄風(fēng)，本質(zhì)是“風(fēng)電出力高峰”與“電網(wǎng)負(fù)荷低谷+輸電通道飽和”疊加；B園區(qū)節(jié)假日棄光，是“光伏出力穩(wěn)定”與“工業(yè)負(fù)荷驟降”的矛盾。
    2.    技術(shù)層面的核心短板是“預(yù)測(cè)精度低+儲(chǔ)能配套不足”：A基地短期預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率不足85%，導(dǎo)致調(diào)度被動(dòng)；儲(chǔ)能配置容量?jī)H為新能源裝機(jī)的6.7%（A基地）無法實(shí)現(xiàn)“錯(cuò)峰消納”。
    3.    管理與機(jī)制層面的關(guān)鍵問題是“多方協(xié)同不足”：電站、電網(wǎng)、負(fù)荷側(cè)缺乏統(tǒng)一的信息共享與調(diào)度平臺(tái)，且市場(chǎng)化激勵(lì)缺失，導(dǎo)致消納主體（如儲(chǔ)能企業(yè)、可調(diào)節(jié)負(fù)荷用戶）參與度低。
三、問題分析與解決方案
（一）核心問題總結(jié)
  結(jié)合實(shí)踐調(diào)研，新能源棄風(fēng)棄光率居高不下的問題可歸納為“技術(shù)、管理、政策”三個(gè)層面：
技術(shù)層面
·1. 新能源發(fā)電預(yù)測(cè)精度不足，極端天氣下偏差大；
·2. 儲(chǔ)能系統(tǒng)配置不足，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)成本高；
·3. 電網(wǎng)輸電通道容量與新能源裝機(jī)不匹配。 
管理層面
· 1. 電站、電網(wǎng)、負(fù)荷側(cè)缺乏協(xié)同調(diào)度機(jī)制，信息不互通；
·2. 新能源發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)分散，缺乏統(tǒng)一監(jiān)管與校準(zhǔn)。 
政策層面
·1. 市場(chǎng)化激勵(lì)機(jī)制不完善，負(fù)荷側(cè)與儲(chǔ)能企業(yè)參與消納的收益不足；
·2. 分布式新能源“電力互助”等模式缺乏明確的政策支持。 
（二）針對(duì)性解決方案
 基于能源科學(xué)與工程專業(yè)知識(shí)，結(jié)合實(shí)踐場(chǎng)景，提出“技術(shù)優(yōu)化+機(jī)制創(chuàng)新+政策引導(dǎo)”三位一體的解決方案：
1. 技術(shù)優(yōu)化：提升“發(fā)電-儲(chǔ)能-輸電”全鏈條適配性
    •    升級(jí)發(fā)電預(yù)測(cè)技術(shù)：推廣“AI+多源數(shù)據(jù)”預(yù)測(cè)模型，整合氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)（如風(fēng)速、光照強(qiáng)度）、電站歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、電網(wǎng)負(fù)荷數(shù)據(jù)，構(gòu)建省級(jí)統(tǒng)一預(yù)測(cè)平臺(tái)，將短期預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率提升至90%以上（參考實(shí)踐中A基地傳統(tǒng)模型85%的不足，AI模型可通過深度學(xué)習(xí)降低極端天氣偏差）。
    •    差異化配置儲(chǔ)能系統(tǒng)：對(duì)集中式新能源基地（如A基地），配套“短時(shí)儲(chǔ)能+長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能”混合系統(tǒng)——10%裝機(jī)容量的鋰電池儲(chǔ)能（平抑短時(shí)波動(dòng)）+20%裝機(jī)容量的壓縮空氣儲(chǔ)能（長(zhǎng)時(shí)錯(cuò)峰，充放電8小時(shí)以上），利用壓縮空氣儲(chǔ)能低成本（全生命周期度電成本0.25元）優(yōu)勢(shì)，解決夜間棄風(fēng)問題；對(duì)分布式園區(qū)（如B園區(qū)），推廣“光伏+戶用儲(chǔ)能”模式，鼓勵(lì)園區(qū)企業(yè)安裝小型儲(chǔ)能（20-50千瓦時(shí)/戶），儲(chǔ)存周末多余光伏電力，政策補(bǔ)貼儲(chǔ)能成本的30%。
2. 機(jī)制創(chuàng)新：建立多方協(xié)同消納體系
    •    構(gòu)建“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”協(xié)同調(diào)度平臺(tái)：由電網(wǎng)公司牽頭，整合電站發(fā)電數(shù)據(jù)、儲(chǔ)能運(yùn)行數(shù)據(jù)、用戶負(fù)荷數(shù)據(jù)，開發(fā)智能調(diào)度系統(tǒng)——當(dāng)A基地夜間風(fēng)電出力過剩時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)指令儲(chǔ)能系統(tǒng)充電，同時(shí)向園區(qū)高耗能企業(yè)推送“谷時(shí)電價(jià)優(yōu)惠”，引導(dǎo)企業(yè)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃（如夜間運(yùn)行高耗電設(shè)備），實(shí)現(xiàn)“儲(chǔ)能充電+負(fù)荷轉(zhuǎn)移”雙重消納。
    •    推行新能源發(fā)電預(yù)測(cè)“獎(jiǎng)懲機(jī)制”：電網(wǎng)公司對(duì)電站上報(bào)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率高于95%的給予度電0.01元獎(jiǎng)勵(lì)，低于70%的處以度電0.02元罰款，倒逼電站提升預(yù)測(cè)精度。
3. 政策引導(dǎo)：完善市場(chǎng)化激勵(lì)與標(biāo)準(zhǔn)體系
    •    建立“消納收益共享”機(jī)制：從新能源電站上網(wǎng)電價(jià)中提取0.005元/千瓦時(shí)，設(shè)立“消納獎(jiǎng)勵(lì)基金”，用于補(bǔ)貼參與調(diào)峰的儲(chǔ)能企業(yè)（如每提供1千瓦時(shí)調(diào)峰服務(wù)補(bǔ)貼0.03元）和可調(diào)節(jié)負(fù)荷用戶（如企業(yè)因調(diào)整負(fù)荷消納新能源，給予電費(fèi)10%減免）。
    •    明確分布式新能源“電力互助”規(guī)則：允許B園區(qū)內(nèi)企業(yè)間通過“微電網(wǎng)”實(shí)現(xiàn)電力自由交易，余電企業(yè)可向缺電企業(yè)收取“成本+5%收益”的電費(fèi)，電網(wǎng)公司簡(jiǎn)化交易備案流程，無需額外審批。
四、實(shí)踐總結(jié)與收獲
（一）實(shí)踐總結(jié)
本次實(shí)踐聚焦新能源“棄風(fēng)棄光”這一行業(yè)核心痛點(diǎn)，通過對(duì)集中式風(fēng)電基地、分布式光伏園區(qū)、電網(wǎng)調(diào)度中心的實(shí)地調(diào)研，明確了棄風(fēng)棄光率居高不下的技術(shù)瓶頸（預(yù)測(cè)精度、儲(chǔ)能配套）與機(jī)制障礙（協(xié)同不足、激勵(lì)缺失）。提出的解決方案既結(jié)合了能源科學(xué)與工程專業(yè)的理論知識(shí)（如電力系統(tǒng)調(diào)度、儲(chǔ)能技術(shù)選型），又充分考慮了企業(yè)實(shí)際成本與政策可行性，形成了“技術(shù)-機(jī)制-政策”聯(lián)動(dòng)的解決思路，為降低新能源棄風(fēng)棄光率提供了實(shí)踐參考。

（二）個(gè)人收獲
    1.    專業(yè)認(rèn)知提升：此前在課堂上學(xué)習(xí)的“新能源消納”僅停留在理論層面，通過實(shí)踐才真正理解“輸電通道容量”“負(fù)荷剛性”等概念對(duì)實(shí)際消納的影響，例如A基地冬季棄風(fēng)并非單純“發(fā)電過多”，而是“輸電能力不足+負(fù)荷低谷”的疊加效應(yīng)，這讓我意識(shí)到能源問題的解決需要“全鏈條思維”。
    2.    實(shí)踐能力增強(qiáng)：在數(shù)據(jù)采集過程中，學(xué)會(huì)了運(yùn)用電站SCADA系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)）提取運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過MATLAB仿真分析負(fù)荷與發(fā)電的匹配度；在訪談中，逐漸掌握了與行業(yè)人員溝通的技巧，能精準(zhǔn)提出專業(yè)問題（如“儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電效率對(duì)棄風(fēng)率的影響”）。
    3.    職業(yè)規(guī)劃清晰：實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，新能源行業(yè)對(duì)“懂技術(shù)+懂管理+懂政策”的復(fù)合型人才需求迫切，未來將重點(diǎn)學(xué)習(xí)“電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)”“儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)”等課程，提升跨領(lǐng)域解決問題的能力，為投身新能源消納領(lǐng)域的工作做好準(zhǔn)備。
（三）不足與改進(jìn)
本次實(shí)踐仍存在兩點(diǎn)不足：一是調(diào)研時(shí)間有限，未深入了解儲(chǔ)能企業(yè)的實(shí)際運(yùn)營(yíng)成本，導(dǎo)致提出的儲(chǔ)能補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)可能與市場(chǎng)脫節(jié)；二是缺乏對(duì)居民用戶負(fù)荷（如戶用光伏+儲(chǔ)能）的調(diào)研，解決方案未覆蓋民用場(chǎng)景。后續(xù)將通過線上訪談儲(chǔ)能企業(yè)、補(bǔ)充調(diào)研居民社區(qū)的方式，完善實(shí)踐成果，進(jìn)一步提升方案的全面性與可行性。
五、致謝
  尤其感謝各單位運(yùn)維人員、調(diào)度專員的耐心講解，為團(tuán)隊(duì)提供了寶貴的一手?jǐn)?shù)據(jù)與實(shí)踐指導(dǎo)。同時(shí)，感謝學(xué)校導(dǎo)師在實(shí)踐方案設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析過程中的專業(yè)建議，讓實(shí)踐得以順利開展。此次實(shí)踐不僅深化了對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，更讓我們體會(huì)到能源行業(yè)從業(yè)者的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)，未來將以更扎實(shí)的專業(yè)能力助力我國(guó)能源轉(zhuǎn)型事業(yè)。