中國儲能網(wǎng)訊：10月13日，江蘇連云港供電公司數(shù)字電網(wǎng)計算推演平臺源荷預(yù)測功能模塊發(fā)出預(yù)警：次日10時至14時，110千伏城頭變電站1號主變壓器可能因分布式光伏倒送導(dǎo)致重過載。當(dāng)值調(diào)度員根據(jù)平臺給出的建議，及時調(diào)整了配電網(wǎng)運行方式，最終把負(fù)載率控制在78%以內(nèi)的安全區(qū)間。
近幾年，類似突發(fā)情況在江蘇的不少地方已較為常見，這與新能源發(fā)電裝機(jī)容量的快速增加直接相關(guān)。截至今年9月底，江蘇省的風(fēng)電和光伏發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)7786.82萬千瓦，占全省總裝機(jī)容量的39.84%。這對江蘇電力系統(tǒng)的消納能力提出了更高的要求，系統(tǒng)調(diào)節(jié)、資源配置等一系列難題亟待破解。
借助科技手段破解消納難題成為國網(wǎng)江蘇省電力有限公司的攻堅方向。近年來，該公司大力發(fā)展新能源功率精準(zhǔn)預(yù)測、分布式光伏群調(diào)群控、配微協(xié)同運行等技術(shù)，支撐新能源友好并網(wǎng)、優(yōu)化配置和高效利用，提升電力系統(tǒng)對新能源的消納能力，確保新能源大規(guī)模發(fā)展的同時合理利用，推動新能源的高質(zhì)量發(fā)展。
功率預(yù)測：有效應(yīng)對新能源發(fā)電波動
8月13日，由國網(wǎng)江蘇電科院自主研發(fā)的江蘇新型儲能電站運行分析系統(tǒng)在江蘇電網(wǎng)調(diào)控云平臺上線運行。該系統(tǒng)基于異構(gòu)數(shù)據(jù)統(tǒng)一化技術(shù)，設(shè)置了放電時長、充放電功率、放電深度、容量衰減率、電站可用率等5項指標(biāo)，并進(jìn)行在線監(jiān)測，能夠?qū)Ξ惓Ｖ笜?biāo)發(fā)出預(yù)警，提醒現(xiàn)場人員及時消除電站運行缺陷。
作為具備充放兩用功能的可調(diào)資源，新型儲能項目在江蘇發(fā)展迅速，截至9月底，項目規(guī)模已達(dá)543萬千瓦。而且，江蘇的新型儲能也切實參與到了電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)中，50余個新型儲能電站在新一代調(diào)度系統(tǒng)的支持下，能夠從備用狀態(tài)集中轉(zhuǎn)為充電狀態(tài)。這些電站在用電低谷時充入風(fēng)電、光伏發(fā)電等清潔電能，實現(xiàn)綠色能源的統(tǒng)一儲存?zhèn)溆?。這相當(dāng)于在新能源發(fā)電高峰時段，江蘇新增了一座可儲電容量達(dá)到1000萬千瓦時的“超級充電寶”。
新能源發(fā)電的隨機(jī)性、間歇性、波動性等特點，是影響電力負(fù)荷平衡的不確定因素。對此，國網(wǎng)江蘇電力致力于提升新能源發(fā)電功率的精準(zhǔn)預(yù)測水平，支撐海量分布式新能源有序并網(wǎng)。國網(wǎng)江蘇電力按氣象、地理等因素將省域劃分為206個光伏集群網(wǎng)格，創(chuàng)新構(gòu)建分布式光伏監(jiān)測網(wǎng)格體系，基于各區(qū)域的光伏發(fā)電歷史數(shù)據(jù)，開展關(guān)聯(lián)分析、建立推演模型，實現(xiàn)了對全省分布式光伏運行實時監(jiān)測、精準(zhǔn)預(yù)測和精細(xì)化調(diào)度。
“明天中午，新沂地區(qū)的光伏輻照度將升至935.4瓦每平方米?！?月29日，國網(wǎng)徐州新沂市供電公司電力調(diào)控中心的專職人員崔清華，通過智慧氣象服務(wù)平臺的風(fēng)光數(shù)值預(yù)報功能，提前調(diào)整區(qū)域電網(wǎng)的運行方式，以確保光伏發(fā)電被充分消納。
近年來，徐州加大了光伏項目的開發(fā)力度，截至今年上半年，光伏發(fā)電的裝機(jī)容量已達(dá)526.1萬千瓦，占徐州發(fā)電裝機(jī)總量的28.9%。一方面，新能源發(fā)電規(guī)?？焖僭鲩L，另一方面，傳統(tǒng)預(yù)測技術(shù)與氣象結(jié)合不夠緊密、準(zhǔn)確度不高，光伏消納的局限性凸顯。2023年7月，國網(wǎng)徐州供電公司與徐州氣象臺合作，共同升級智慧氣象服務(wù)平臺，新增風(fēng)光數(shù)值預(yù)報功能，并應(yīng)用于光伏發(fā)電功率預(yù)測，取得了良好成效。
該平臺將徐州全域劃分為115個氣象網(wǎng)格，綜合考慮氣溶膠輻射效應(yīng)、云輻射效應(yīng)、地形坡度等因素，測算出每個網(wǎng)格的光伏輻照度數(shù)值，并結(jié)合對歷史發(fā)電曲線等數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)分析，實現(xiàn)了對未來10天以上、15分鐘級的光伏發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測。自平臺投運以來，徐州月均光伏功率預(yù)測精度提高2.85個百分點，平臺還通過幫助光伏項目業(yè)主提前優(yōu)化檢修計劃等方式，每月多發(fā)40萬千瓦時綠電。
群調(diào)群控：讓綠電消納更精準(zhǔn)可控
隨著分布式新能源發(fā)電比例的增加，配電網(wǎng)的安全性、靈活性和穩(wěn)定性變得更加重要。配電網(wǎng)能否承受大量新能源發(fā)電并網(wǎng)帶來的沖擊，還需要對其承載力進(jìn)行科學(xué)評估。江蘇電網(wǎng)今年5月上線應(yīng)用的分布式光伏資源開發(fā)配置平臺，則為科學(xué)評估提供了可行的途徑。
這套由國網(wǎng)江蘇電力自主研發(fā)的平臺，采用衛(wèi)星圖像智能識別和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對全省現(xiàn)有建筑屋頂加以分類評估，從而測算出分布式光伏的可開發(fā)規(guī)模。同時，平臺還能對各細(xì)分區(qū)域分布式光伏的開發(fā)時序做出預(yù)測分析。這有助于加強(qiáng)對省內(nèi)10萬平方千米范圍內(nèi)的分布式光伏資源進(jìn)行合理規(guī)劃與利用。
“只需要輸入位置等信息，平臺基于該地區(qū)發(fā)展需求、電網(wǎng)現(xiàn)狀等因素，1秒內(nèi)就能給出‘裝多少’‘何時裝’的建議?！眹W(wǎng)江蘇電科院配電網(wǎng)技術(shù)中心主任史明明介紹。
目前，國網(wǎng)江蘇電力利用該平臺對全省95個縣（市、區(qū)）1200余個供電網(wǎng)格開展光伏承載力仿真分析，定位了2000多個電網(wǎng)薄弱點，并分批制定針對性的治理方案。以啟東市為例，根據(jù)現(xiàn)有電力需求，該市分布式光伏發(fā)電裝機(jī)容量在2025年將新增約70萬千瓦；引入平臺測算后，供電公司可在光伏安裝前，根據(jù)當(dāng)?shù)匦履茉窗l(fā)展規(guī)劃，提供電網(wǎng)可接入光伏容量，提前改造補(bǔ)強(qiáng)電網(wǎng)網(wǎng)架，以提升分布式光伏的就地消納能力。
當(dāng)新能源大規(guī)模發(fā)電時，配電網(wǎng)可能因消納不及時出現(xiàn)超載問題。此時，新能源的分配調(diào)度顯得尤為重要。國網(wǎng)鹽城東臺市供電公司與國網(wǎng)江蘇營銷服務(wù)中心聯(lián)合研發(fā)了分布式光伏“云—邊—端”三級柔性調(diào)控系統(tǒng)，采用“分布式光伏采集單元—光伏PCS”的技術(shù)，實現(xiàn)了低壓分布式光伏可觀可測、可調(diào)可控的技術(shù)運用，基本解決了海量分布式光伏集中并網(wǎng)對主網(wǎng)平衡的沖擊和配電網(wǎng)安全運行的問題。
“該系統(tǒng)在主站側(cè)探索群調(diào)群控路徑，利用分布式光伏采集單元，實現(xiàn)海量分布式光伏柔性功率調(diào)控，可解決節(jié)假日、春秋季光伏大發(fā)期間發(fā)用平衡問題；在臺區(qū)側(cè)建設(shè)邊緣自治能力，就地采集分析數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)逆變器出力，解決臺區(qū)反向超重載問題；在用戶側(cè)建設(shè)本地控制能力，通過分布式光伏采集單元，解決并網(wǎng)點電網(wǎng)越限問題。”國網(wǎng)江蘇電力配網(wǎng)部智慧配網(wǎng)處副處長吳寧介紹。
8月22日，東臺地區(qū)光伏出力大幅增加，造成局部臺區(qū)反向潮流重載。上午10時05分，富安鎮(zhèn)孟莊村潘陳五臺區(qū)反向過載達(dá)到81%，超過設(shè)置閾值。隨即，臺區(qū)分布式光伏自治程序自動啟動，對臺區(qū)下分布式光伏開啟柔性調(diào)控，壓減出力，將反向功率控制在70%～80%的區(qū)間。14時25分，該程序完成了調(diào)控工作。
微網(wǎng)技術(shù)：促進(jìn)海量負(fù)荷有效利用
作為一類海量且靈活的資源，用戶側(cè)資源參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)的前景十分廣闊。近年來，國網(wǎng)江蘇電力積極通過電力輔助服務(wù)市場，引入用戶側(cè)儲能、電動汽車等負(fù)荷側(cè)資源參與調(diào)峰。這些資源大多以微能源網(wǎng)的形式，與配電網(wǎng)連接并協(xié)同互動。
微能源網(wǎng)通常包含光伏發(fā)電、儲能、用電負(fù)荷等多類分布式可調(diào)資源，它們與配電網(wǎng)之間需要一個溝通聯(lián)絡(luò)的“橋梁”。為此，國網(wǎng)江蘇電力先后攻克了微能源網(wǎng)可調(diào)資源聚合、云邊協(xié)同控制和安全通信等關(guān)鍵技術(shù)，于2023年10月研發(fā)出微能源網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。這種網(wǎng)關(guān)搭載了云邊協(xié)同控制算法模塊，可以在配電網(wǎng)和微能源網(wǎng)之間傳輸調(diào)度信號，使微能源網(wǎng)既可獨立運行，又能在電網(wǎng)有需求時迅速響應(yīng)。
“將當(dāng)前負(fù)荷從714千瓦調(diào)至614千瓦?！?月19日，國網(wǎng)南京供電公司配電調(diào)度指揮員通過南京電網(wǎng)配電主站，經(jīng)電力無線專網(wǎng)向國網(wǎng)江蘇電科院配電樓的微能源網(wǎng)網(wǎng)關(guān)發(fā)出遙調(diào)指令。數(shù)分鐘內(nèi)，儲能裝置、直流充電樁及中央空調(diào)等可調(diào)資源自動響應(yīng)，將微電網(wǎng)負(fù)荷下調(diào)100千瓦。此次試驗的成功，驗證了配微協(xié)同運行技術(shù)路線的可行性，為后續(xù)負(fù)荷側(cè)參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場提供了技術(shù)支撐。
今年國慶假期期間，江蘇新能源電力大發(fā)，疊加假期企業(yè)用戶用電負(fù)荷下滑等因素，給電網(wǎng)平衡和新能源消納帶來壓力。為此，江蘇啟動了中長期可調(diào)節(jié)負(fù)荷輔助服務(wù)交易。智能微電網(wǎng)等用戶首次參與了調(diào)節(jié)，提供的填谷電力最大達(dá)80萬千瓦。
此外，國網(wǎng)南京供電公司以江寧區(qū)為試點打造智能微電網(wǎng)示范集群，推動建成了車網(wǎng)互動、建筑能效管理、智能制造、園區(qū)源網(wǎng)荷儲、虛擬電廠等5類21個智能微電網(wǎng)項目，并統(tǒng)一接入新型電力負(fù)荷管理系統(tǒng)。此次響應(yīng)時段內(nèi)，依托配微協(xié)同，極客空間江寧站、國電南自、南瑞集團(tuán)等3家智能微電網(wǎng)用戶調(diào)整儲能、蓄冷機(jī)組運行策略等方式，最大上調(diào)用電負(fù)荷約7.6兆瓦，響應(yīng)目標(biāo)完成率達(dá)198%。
為了進(jìn)一步探索配微協(xié)同運行，國網(wǎng)江蘇電力已經(jīng)在鎮(zhèn)江揚中采用網(wǎng)架重構(gòu)、分布式儲能、柔性互聯(lián)、負(fù)荷調(diào)節(jié)等方式，打造分布式光伏就地就近消納示范區(qū)，實現(xiàn)網(wǎng)格級分布式光伏發(fā)電全量就地消納，挖掘客戶側(cè)實時調(diào)節(jié)能力3.21萬千瓦；在淮安金湖打造了新能源分層分級平衡示范區(qū)，通過110千伏移相器建設(shè)、新能源快速功率控制、電網(wǎng)側(cè)儲能智能充放電等措施，提高了新能源分層分級平衡消納的能力。
