張瑋：爭創(chuàng )“兩個(gè)標桿” 全力推進(jìn)新型電力系統建設

爭創(chuàng )“兩個(gè)標桿” 全力推進(jìn)新型電力系統建設

國網(wǎng)冀北電力有限公司董事長(cháng)、黨委書(shū)記 張瑋
 

　　國網(wǎng)冀北電力有限公司是國家電網(wǎng)的省級子公司，肩負著(zhù)保障首都重要輸電通道安全，服務(wù)河北省唐山、張家口、秦皇島、承德、廊坊五市經(jīng)濟社會(huì )用電，促進(jìn)區域能源清潔低碳轉型的職責使命。近年來(lái)，公司積極貫徹國家電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展戰略和河北省建設新型能源強省部署，以爭創(chuàng )“兩個(gè)標桿”(新型電力系統示范標桿、高質(zhì)量發(fā)展標桿)為引領(lǐng)，全力推進(jìn)新型電力系統建設。

　　冀北新型電力系統建設形勢

　　目前，冀北地區并網(wǎng)新能源裝機占統調裝機規模的76.7%，居全國省級電網(wǎng)首位，占全口徑裝機規模的68.1%，位列全國省級電網(wǎng)第2位;2023年，發(fā)電量占比54.3%，是全國首家占比過(guò)半的省級電網(wǎng)，全年綠電交易196億千瓦時(shí)，占全國規模近3成。冀北地區已處在我國新型電力系統建設的前沿，面臨的形勢，可以概括為以下兩個(gè)特點(diǎn)：

　　特點(diǎn)一：條件得天獨厚

　　從資源稟賦條件看：冀北地區新能源資源富集，僅張家口、承德地區可開(kāi)發(fā)規模就達1億千瓦。張家口早在2009年就被明確為國家千萬(wàn)千瓦級風(fēng)電基地，2015年又被明確為國家可再生能源示范區。目前，冀北地區新能源裝機容量5601萬(wàn)千瓦(風(fēng)電2801萬(wàn)千瓦，光伏2621萬(wàn)千瓦，生物質(zhì)和儲能179萬(wàn)千瓦)，預計2024年底將達到6500萬(wàn)千瓦，2025年底將突破9000萬(wàn)千瓦(風(fēng)電4300萬(wàn)千瓦，光伏4200萬(wàn)千瓦，生物質(zhì)和儲能500萬(wàn)千瓦)。

　　從基礎條件看：冀北地區能源轉型要素齊全。電源側，具備推進(jìn)風(fēng)光水火儲氫一體化發(fā)展的稟賦和基礎。電網(wǎng)側，冀北電網(wǎng)作為華北電網(wǎng)“西電東送”“北電南供”的重要樞紐，建成張北-雄安特高壓、張北柔直及多條500千伏交流輸電通道，特高壓、交直流、柔性輸電、調相機、微電網(wǎng)等各種電網(wǎng)技術(shù)和形態(tài)齊備。負荷側，數據中心、綠電制氫、清潔取暖、重卡充換電、分布式能源、虛擬電廠(chǎng)等新型能源利用和服務(wù)方式發(fā)展迅速。張家口還是國家“東數西算”的重要節點(diǎn)，電力-算力協(xié)同發(fā)展的空間廣闊。儲能側，抽水蓄能、新型儲能等快速發(fā)展，在運容量分別達到357萬(wàn)千瓦、91.6萬(wàn)千瓦，納入規劃的抽蓄電站規模達到1570萬(wàn)千瓦。而且，整個(gè)系統兼具送、受端特點(diǎn)，能源轉型場(chǎng)景豐富。

　　從創(chuàng )新條件看：冀北域內及周邊創(chuàng )新資源多，具有高效整合利用、實(shí)現重大技術(shù)突破的潛力。國家電網(wǎng)公司、河北省政府對冀北電力科技創(chuàng )新高度重視。近年來(lái)，公司建成了一系列具有領(lǐng)先水平的重大創(chuàng )新工程，在風(fēng)光儲輸聯(lián)合運行、柔性直流輸電、系統寬頻振蕩抑制、虛擬電廠(chǎng)建設運營(yíng)等方面積累了豐富經(jīng)驗，打造了一支年富力強的創(chuàng )新人才隊伍，擁有3個(gè)國家電網(wǎng)公司實(shí)驗室，具有非常厚實(shí)的創(chuàng )新基礎。

　　特點(diǎn)二：任務(wù)非常緊迫

　　隨著(zhù)新能源高占比、高比例電力電子化的“雙高”特性日益凸顯，冀北電力發(fā)展面臨多重挑戰，對加快構建新型電力系統形成倒逼之勢。

　　一是新能源消納的挑戰。近年來(lái)，冀北電網(wǎng)新能源利用率始終保持在95%以上，但隨著(zhù)新能源持續大規模并網(wǎng)，外送消納矛盾日益突出，利用率面臨下滑壓力。一方面，由于新能源并網(wǎng)項目超出電網(wǎng)規劃送出能力，導致輸電斷面受限嚴重。另一方面，由于新能源裝機增速遠超用電負荷增速，造成調峰棄電增多。

　　二是平衡供需的挑戰。風(fēng)光發(fā)電具有間歇性、波動(dòng)性、隨機性和反調峰等特征，高滲透率情況下平衡供需非常困難。受新能源出力特性影響，冀北電網(wǎng)凈負荷曲線(xiàn)從“鴨子曲線(xiàn)”向更陡峭的“峽谷曲線(xiàn)”演變，存在午間消納和晚峰保供的雙重困難。例如，7月23日晚峰，冀北電網(wǎng)負荷超2800萬(wàn)千瓦，而新能源出力僅有215萬(wàn)千瓦(占新能源裝機容量4%)，僅為晚峰最大負荷的7.6%。從局部來(lái)看，一些地區分布式光伏大規模接入，配電網(wǎng)有源化特征凸顯，潮流反送、反向重過(guò)載問(wèn)題突出。冀北110千伏、35千伏公用變壓器中，超36.8%的主變向電網(wǎng)反送潮流，其中35千伏最大反向負載達到主變容量的97%以上。

　　三是安穩控制的挑戰。風(fēng)電的“弱轉動(dòng)慣量”和光伏的“零轉動(dòng)慣量”導致系統抗擾動(dòng)能力下降，分布式電源、電動(dòng)汽車(chē)等“產(chǎn)銷(xiāo)者”大規模接入加大了系統控制的復雜性和難度，抑制系統寬頻振蕩是當前面臨的最突出問(wèn)題。一方面，諧振和強迫振蕩風(fēng)險涌現。2022年以來(lái)，張家口沽源地區已累計發(fā)生次同步諧振20次，今年以來(lái)，2座新能源場(chǎng)站先后出現強迫振蕩現象。另一方面，連鎖脫網(wǎng)等系統性風(fēng)險加大。今年5月下旬至7月底，因新能源場(chǎng)站穿越能力不達標連續發(fā)生15起新能源脫網(wǎng)事件，最大脫網(wǎng)容量29萬(wàn)千瓦。近年來(lái)，國內外發(fā)生一系列與新能源相關(guān)的電力系統安全穩定事件，給我們敲響了警鐘。

　　總之，冀北新型電力系統建設條件好、起步早，但現實(shí)挑戰突出，進(jìn)一步加快發(fā)展的形勢逼人、任務(wù)緊迫。

　　冀北新型電力系統建設思路

　　建設新型電力系統是多目標優(yōu)化、多路徑選擇的復雜系統工程，我們在實(shí)踐中著(zhù)重抓了以下四個(gè)方面：

　　第一，抓認知強化。即把新型電力系統的特征內涵和運行條件要求等具象化、具體化。圍繞“源、網(wǎng)、荷、儲、數”五大環(huán)節，將新型電力系統的特征內涵具象化地概括為：“新型電力系統=低碳隨機耦合電源+堅強靈活智能電網(wǎng)+多元協(xié)同互動(dòng)負荷+規模多樣共享儲能+全過(guò)程數智化”。同時(shí)，提出新型電力系統高效運行需要四大保障條件：一是強大的調控能力;二是完善的市場(chǎng)機制;三是精準的氣象服務(wù);四是協(xié)同的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。認知的強化、深化和具象化，為我們開(kāi)展新型電力系統建設的頂層設計奠定了基礎。

　　第二，抓頂層設計。即以系統思維推進(jìn)電力系統各環(huán)節各領(lǐng)域創(chuàng )新發(fā)展、協(xié)同演進(jìn)。以張家口國家可再生能源示范區和國家電網(wǎng)公司新型電力系統地區級示范為依托，面向冀北全域，制定實(shí)施了新型電力系統全域綜合示范行動(dòng)。行動(dòng)方案明確了2025年和2030年的建設目標，部署了“十大工程”，包括電源友好工程、主網(wǎng)增強工程、配網(wǎng)升級工程、負荷響應工程、儲能聯(lián)動(dòng)工程、數智賦能工程、調控提升工程、市場(chǎng)建設工程、氣象服務(wù)工程和生態(tài)共贏(yíng)工程。每項工程中都統籌安排了“科技攻關(guān)”和“示范應用”兩類(lèi)項目，以促進(jìn)技術(shù)難題的解決和先進(jìn)技術(shù)裝備的推廣應用。同時(shí)，配套實(shí)施科技創(chuàng )新、數字化轉型、風(fēng)光儲輸示范工程再提升三個(gè)“登高行動(dòng)”，強化科技支撐。2023年，公司發(fā)布了《冀北新型電力系統全域綜合示范行動(dòng)白皮書(shū)》，在業(yè)內引發(fā)積極反響。

　　第三，抓重點(diǎn)突破。即在統籌兼顧、整體推進(jìn)的同時(shí)，重點(diǎn)破解張承地區新能源大規模開(kāi)發(fā)、并網(wǎng)和消納難題。圍繞解決張承地區新能源大規模開(kāi)發(fā)消納問(wèn)題，經(jīng)過(guò)充分論證，部署實(shí)施新型電力系統張承地區科技創(chuàng )新示范工程，其中包含7項子工程：構網(wǎng)型風(fēng)光儲主動(dòng)支撐與匯集組網(wǎng)科技示范工程、張家口構網(wǎng)型多端柔直科技示范工程、冀北新能源柔性低頻交流輸電科技示范工程、全自主可控新一代變電站科技示范工程、張家口懷來(lái)現代智慧配電網(wǎng)科技示范工程、規?；妱?dòng)汽車(chē)充電設施參與電網(wǎng)調節科技示范工程、冀北源網(wǎng)荷儲協(xié)同運行控制與市場(chǎng)化運營(yíng)科技示范工程。通過(guò)攻關(guān)全要素調節能力構建、多層次調節市場(chǎng)機制設計等關(guān)鍵技術(shù)，打造百萬(wàn)千瓦級調節能力的冀北全域靈活資源市場(chǎng)化運營(yíng)示范區，探索電力電量平衡和多級電網(wǎng)協(xié)同運行的冀北方案。

　　第四，抓迭代升級。即構建閉環(huán)機制，對新型電力系統建設定期評估、滾動(dòng)優(yōu)化、協(xié)同攻關(guān)、動(dòng)態(tài)提升。新型電力系統建設沒(méi)有成熟先例，必須強化過(guò)程管理，匯聚各方合力，持續迭代升級，不斷向預期目標逼近。公司強化組織領(lǐng)導，成立跨部門(mén)的新型電力系統建設辦公室、“雙碳”研究中心，統籌協(xié)調解決系統建設重大問(wèn)題;完善創(chuàng )新體系，主動(dòng)對接利用各方創(chuàng )新資源，打造創(chuàng )新聯(lián)合體，推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同攻關(guān)，成立了由22位權威專(zhuān)家(其中包括8位兩院院士)組成的專(zhuān)家咨詢(xún)委員會(huì )，開(kāi)展咨詢(xún)研討;深化動(dòng)態(tài)管控，根據理論研究和實(shí)踐探索的不斷深入，動(dòng)態(tài)調整和完善全域綜合示范行動(dòng)方案，確保項目安排和工作舉措始終具有針對性、適應性和先進(jìn)性。

　　冀北新型電力系統建設進(jìn)展

　　近年來(lái)，冀北新型電力系統建設不斷取得進(jìn)展，先后建成投運當時(shí)世界上規模最大的集風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲能系統、智能輸電于一體的張北國家風(fēng)光儲輸示范工程，創(chuàng )造12項世界第一的張北±500千伏柔性直流電網(wǎng)示范工程，以及我國首個(gè)實(shí)現商業(yè)化運行的冀北虛擬電廠(chǎng)示范工程等。2023年以來(lái)，公司又先后安排365個(gè)科技研發(fā)和工程實(shí)踐項目，目前已階段性完成55個(gè)，成效體現在以下六個(gè)方面：

　　一是新能源承載力持續提升。隨著(zhù)電網(wǎng)建設和補短板力度的加大，接入新能源的能力同步增強，2023年，并網(wǎng)投產(chǎn)新能源裝機高達1205萬(wàn)千瓦，2024年，預計將超過(guò)1600萬(wàn)千瓦，連續創(chuàng )歷史新高。配網(wǎng)對分布式新能源和多元互動(dòng)負荷接入的適應性也得到改善。同時(shí)，運用國網(wǎng)新能源云平臺首次實(shí)現風(fēng)光資源和開(kāi)發(fā)潛力識別，建成全量電源數據庫，提升服務(wù)新能源發(fā)展的能力。

　　二是系統潛力得到有效挖掘。在張家口建成國內首個(gè)純交流匯集系統下的新能源分布式調相機群，推廣“新能源+儲能+分布式調相機”模式，累計提升新能源送出能力129.5萬(wàn)千瓦，年增發(fā)電量20.9億千瓦時(shí)。

　　三是儲能發(fā)展呈現積極勢頭。積極研究1927萬(wàn)千瓦抽水蓄能站點(diǎn)送出方案，建成新型儲能試驗與實(shí)證平臺，協(xié)調推動(dòng)壓縮空氣儲能、重力儲能、氫儲能等建設運行。

　　四是數智賦能效果逐步顯現。深化多維多態(tài)“電網(wǎng)一張圖”示范應用，氣象保障服務(wù)平臺實(shí)現寒潮等7類(lèi)重大天氣過(guò)程和覆冰等6類(lèi)重要電網(wǎng)設備事件動(dòng)態(tài)推演，風(fēng)電、光伏功率預測平均準確率分別達到94.2%、95.7%。在河北崇禮建成國網(wǎng)數字化配電網(wǎng)示范區，崇禮全域實(shí)現分布式柔性控制比例等“四個(gè)100%”(饋線(xiàn)自動(dòng)化覆蓋率100%、新能源全要素監測裝置覆蓋率100%、分布式光伏100%全監測、柔性控制比例100%)。

　　五是源網(wǎng)荷儲互動(dòng)性增強。試點(diǎn)搭建國家電網(wǎng)首個(gè)負管系統生產(chǎn)控制大區，負荷資源精細化管理能力提升至歷史最大負荷的10.7%。在河北唐山建成全國首個(gè)電動(dòng)重卡型虛擬電廠(chǎng)，累計建成虛擬電廠(chǎng)7個(gè)，聚合容量495萬(wàn)千伏安、調節負荷81萬(wàn)千瓦。

　　六是對系統安全穩定問(wèn)題認識深化。通過(guò)聯(lián)合知名設備廠(chǎng)商、新能源發(fā)電企業(yè)，以及國內外技術(shù)專(zhuān)家，開(kāi)展聯(lián)合研究和技術(shù)交流，對高比例電力電子化新型電力系統的技術(shù)特性、穩定運行和系統支撐等機理的認知更加深入和清晰，為更有力地保障新型電力系統安全運行打下了基礎。

　　冀北新型電力系統建設的進(jìn)展引發(fā)國內外廣泛關(guān)注，成為透視我國能源轉型成效的重要窗口。2023年以來(lái)，已有來(lái)自國外的26個(gè)代表團到張北風(fēng)光儲輸示范工程和柔直工程調研考察。同時(shí)，我們也清醒地看到，與快速發(fā)展的形勢相比，冀北新型電力系統建設成效還是初步的，許多措施還正在實(shí)施，還有許多挑戰需要面對、許多難題需要解決、許多風(fēng)險需要化解，未來(lái)依然任重道遠。