文：科技商業 於洪濤
富產石油的沙烏地阿拉伯，要建設全球第一個100%清潔能源供電的城市？
是的，你沒聽錯，這座城市就是正在建設中的紅海新城。
紅海新城坐落於沙烏地西部的紅海之濱，是沙烏地「2030願景」的重點工程之一，也是一座從零起步建設的新興城市，規劃占地2.8萬平方公裏，未來將容納一百萬人來此旅遊生活。
作為經濟轉型升級的基礎， 能源戰略轉型是沙烏地「2030願景」的核心 。為此，這座新興的紅海新城，確定將100%由清潔能源供電。透過采用華為智慧光儲解決方案，沙烏地紅海新城建立起了400MW光伏發電和1.3GWh儲能的全球最大光儲微網電站，成為全球第一個碳中和標桿城市。
最近華為數位能源釋出的2024年度最新視訊【明日之城】，就講述了 華為全球最大光儲微網開始為紅海新城供電的裏程碑事件 。這是人類零碳城市建設的一個裏程碑，表明在缺電、無電網的區域，透過建設100%光儲微網來供電這一嘗試成為了現實，同時也見證了華為光儲微網技術的可靠與領先。
踐行永續發展願景的紅海新城
提出「2030願景」，是沙烏地減少對石油收入的依賴、促進經濟多元化的應對策略，以此為長期發展奠定基礎。沙烏地希望借此實作經濟和社會的全面轉型，建立一個多元化、永續發展的現代化國家。
這一願景包括一系列重要的工程和計畫，比如未來智慧城市計畫NOEM、大型娛樂文化計畫Qiddiya等，而 紅海新城則是一個高端旅遊開發計畫，旨在打造一個世界級的旅遊目的地。
紅海新城位於紅海沿岸，覆蓋了島嶼、海灘、沙漠、山脈等豐富的自然景觀，僅自然島嶼就超過90個。按照規劃，紅海新城將建設一系列豪華酒店、度假村、別墅、休閑娛樂設施、生態保護區等。 到2030年全面完工時，將有50多家酒店，共計8000間客房，以及超過1300套住宅。
立足未來的永續發展，紅海新城強調維護海洋和陸地的生物多樣性，充分利用可再生能源，減少碳排放，同時采用先進的科技和智慧基礎設施，比如物聯網、人工智慧等，提升遊客體驗和營運效率。
顯然，對於石油資源豐富的沙烏地來說，采用100%清潔能源為整個城市供電是一個創舉，也是實作碳中和的最直接路徑。
從零起步建設獨立執行的城市電網
沙烏地地處沙漠地帶，日照充足，非常適合建設光伏太陽能電站。因此，可再生能源的來源不是問題，但要實作100%清潔能源供電，則是一個巨大的挑戰。
我們都知道，光伏和風力等可再生能源有不穩定性，傳統上需要主電網來調節，才能保證電力供應的穩定。而紅海新城是一個 獨立執行的光伏微網電站，要從零起步建設一個完整的電網 ，需要自身具備完全的調節能力。
建設上GW規模的微網電站，更是一次前所未有的探索，是人類歷史上的首次。這意味著白天100%使用光伏發電，同時為儲能裝置充電，晚上則完全使用儲能系統的放電來供電。這就要求光儲系統必須能夠在各種穩態和暫態故障工況下保持電網穩定執行，滿足整個城市的各種突發需求。
此外， 紅海新城所處地區自然條件惡劣 ，夏季最高溫度超過50℃，且身處海邊，典型的高溫、高濕、高鹽霧、風沙環境。在這種情況下，如何保障發電系統和儲能系統的穩定執行、使用壽命、乃至運輸施工等，也都是很大的挑戰。
2021年10月18日，華為數位能源技術有限公司成功簽約沙烏地紅海新城計畫，為其提供全部的智慧光儲解決方案。
選擇華為方案，是因為業主方看到了 華為在光伏發電和儲能領域超過10年的研發積累 ，同時已經有 超過8GWh儲能系統套用的豐富經驗 ，能夠幫助紅海新城完成這樣一個前無古人的突破。
先進的發電與儲能技術保障用電體驗
面對這樣的歷史使命和艱巨挑戰，華為數位能源拿出了最先進的產品、技術，在發電、儲能、用電等各個環節，提供最佳的光儲微網電站解決方案。
在發電環節，華為智慧光儲發電機（VSG）技術 起到了關鍵的支撐作用。該技術讓每台儲能變流器（PCS）模擬傳統同步發電機的執行模式，采用虛擬調速器控制電網的頻率，並用虛擬勵磁器控制電網的電壓。這樣，在沒有主電網支撐的情況下，單獨依靠光伏發電，紅海新城也能夠有穩定的電力輸出，不會因為光伏發電的不穩定特性而崩壞電力系統。
在儲能環節，華為智慧組串式儲能解決方案， 解決了鋰電池的不一致性問題。其將儲能技術與電力電子技術、數位化技術深度融合，采用模組化設計，以防止電池包和電池簇的短板效應擴散。此外，其依靠獨特的演算法，精準捕捉異常電池，迅速切斷並進行處理修復；使用專門研發的電池簇控制器和電池包最佳化器，在發現故障異常後單獨隔離，減小電池串聯失配的影響。
此外，華為先進的 構網型儲能演算法 ，也取代了傳統的並網型儲能系統，能夠在不超配PCS的前提下，支持100%儲能額定容量變壓器的投切，保障整網穩定供電，尤其是在夜間完全依賴儲能系統的情況下。
在用電環節，華為的微網繼電保護方案、離網故障穿越技術 ，解決了電網擾動帶來的電路故障難題。其不依賴故障電流的幅值，可以快速、準確地切除故障路線；在切除故障之後，儲能系統可以快速、同步、穩定地重建電網電壓，在數百毫秒內將微網電壓恢復穩定。這樣可以保證遊客和居民的用電體驗，避免停電帶來的影響。
探索未來生活方式的更多可能
如今，紅海新城已經進入到如火如荼的大規模建設階段。
從衛星地圖上，我們就能夠看到，無論海島還是戈壁，都是一片繁忙的景象，眾多度假村和酒店初具雛形，有些已經開始接待遊客。新建的紅海新城國際機場，也已經投入使用，開通了連線利雅德和吉達等城市的定期航班。
經過兩年的緊張建設， 華為光儲微網電站也於2023年11月開始供電 。目前，正在營運的 紅海新城機場和Six Senses Southern Dunes度假酒店 ，都已經完全實作100%清潔能源供電執行，為來自全球各地的遊客提供賓至如歸的服務。
隨著紅海新城的逐步建成，400MW光伏發電+1.3GWh儲能的全球最大光儲微網電站，也將全部建成投用。
這將是人類社會全新的發-儲-用電模式的率先實踐，也是多項跨領域關鍵技術的重大突破，為我們的未來生活方式探索出了更多的可能。
