中國儲能網(wǎng)訊：冀北大地上，風機如林，光伏成片，新能源發(fā)電裝機規(guī)模再創(chuàng)新高。近期，冀北清潔能源基地新能源發(fā)電裝機突破8000萬千瓦，達8167.4萬千瓦，在總發(fā)電裝機中的占比達75.8%，占比居全國首位。冀北電網(wǎng)率先成為面對如此高比例新能源接入的省級電網(wǎng)。
電力系統(tǒng)高比例新能源和高比例電力電子設(shè)備的“雙高”特性凸顯，國網(wǎng)冀北電力有限公司如何保障大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，服務(wù)新能源高質(zhì)量發(fā)展？
突破關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)新運行方式，建強外送通道……國網(wǎng)冀北電力破解高比例新能源并網(wǎng)的“安全密碼”，踐行“綠色希冀 點靚萬家”服務(wù)承諾，為保障新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行打造冀北樣板。
在中都換流站年度檢修中，國網(wǎng)冀北超高壓公司直流專業(yè)人員監(jiān)護負極換流閥中控板改造作業(yè)。
突破關(guān)鍵技術(shù)
天高云淡，日照草原，風過山岡。
6月18日，在張家口壩上地區(qū)津尚明義光伏電站，國網(wǎng)冀北電力完成自動發(fā)電控制、自動電壓控制、電能質(zhì)量等10項涉網(wǎng)性能的檢測工作。
2024年5月以來，國網(wǎng)冀北電力已累計督導(dǎo)完成9492臺、542萬千瓦變流器整改。整改后的新能源機組全部通過涉網(wǎng)性能檢測，滿足國標要求。
保障高比例新能源電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵是確保新能源機組能夠通過電網(wǎng)實際運行檢驗，在各類復(fù)雜工況下均具備符合國家和行業(yè)標準要求的涉網(wǎng)性能。
冀北電力調(diào)度控制中心圍繞提升新能源場站涉網(wǎng)性能，聯(lián)合金風科技、陽光電源、禾望電氣等6家全球知名設(shè)備廠商和大唐國際、河北建投等發(fā)電企業(yè)，成立聯(lián)合攻關(guān)團隊，主動幫助新能源場站開展涉網(wǎng)問題研判，同時與逆變器廠家逐型號厘清設(shè)備性能不達標原因，協(xié)助廠家整改逆變器控制邏輯與參數(shù)，并督導(dǎo)場站定期維護涉網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備。
針對張家口沽源地區(qū)風機出現(xiàn)的次同步諧振問題，冀北電力調(diào)度控制中心研究制訂諧振防治工作技術(shù)路線，分類施策開展諧振治理，找到了從根本上解決風機次同步諧振問題的策略。
“我們協(xié)助有關(guān)風電場加裝諧振抑制裝置，實時監(jiān)測電力系統(tǒng)發(fā)生諧振時電壓、電流的變化，采取‘構(gòu)網(wǎng)型控制’和‘附加阻尼控制’等多種技術(shù)路線，因地制宜抑制諧振?！奔奖彪娏φ{(diào)度控制中心系統(tǒng)運行處處長劉海濤說。
截至2024年年底，冀北電力調(diào)度控制中心完成沽源地區(qū)全部20座場站40個機型286.3萬千瓦雙饋風機諧振治理，沽源風電次同步諧振從源頭得到根本抑制，標志國網(wǎng)冀北電力在解決高比例電力電子系統(tǒng)新型穩(wěn)定問題上邁出堅實的一大步。
隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)的深入，進入冀北電網(wǎng)的振蕩抑制裝置、構(gòu)網(wǎng)型風機、靜止型調(diào)相機等新型設(shè)備越來越多。如何把好新型設(shè)備入網(wǎng)關(guān)？電力仿真平臺“一夫當關(guān)”。
“夫未戰(zhàn)而廟算勝者，得算多也?！迸c戰(zhàn)斗未打響之前哪方謀劃多則勝算更大一樣，在新型設(shè)備入網(wǎng)之前、新能源擾動電網(wǎng)帶來影響之前，國網(wǎng)冀北電力依托冀北電網(wǎng)千萬千瓦級全電磁電力仿真平臺，大量開展仿真實驗，掌握設(shè)備特性，洞悉運行機理，謀劃下好“先手棋”。
圍繞積極穩(wěn)妥推進新型設(shè)備入網(wǎng)，冀北電力調(diào)度控制中心建立“技術(shù)方案論證—控制邏輯優(yōu)化—接入系統(tǒng)仿真—并網(wǎng)試驗測試—運行性能監(jiān)視”的新型設(shè)備全過程管理機制，在新型設(shè)備并網(wǎng)前開展仿真和測試，研究掌握其典型控制技術(shù)。
仿真分析是正確認知電力系統(tǒng)特性、制訂針對性調(diào)控措施的基礎(chǔ)?！凹奖彪娋W(wǎng)構(gòu)建了基于新能源‘黑盒’封裝模型的千萬千瓦級全電磁暫態(tài)仿真平臺，支撐新能源匯集系統(tǒng)運行機理與送出能力仿真分析，目前正在進一步聯(lián)合廠商開放電力電子設(shè)備必要的控制策略與關(guān)鍵控制參數(shù)，組織推進設(shè)備仿真模型向‘灰—白盒’結(jié)構(gòu)化建模轉(zhuǎn)變，并結(jié)合調(diào)度實時運行數(shù)據(jù)開展電力電子設(shè)備動態(tài)性能與仿真模型準確性評價，以高度還原設(shè)備級與系統(tǒng)級運行特性，開展精準模型與運行數(shù)據(jù)雙驅(qū)動的調(diào)度運行仿真分析，為應(yīng)對高比例新能源接入給電力系統(tǒng)帶來的穩(wěn)定性問題提供解決方案?！奔奖彪娏φ{(diào)度控制中心主任王宣元說。
創(chuàng)新運行方式
6月16日午間，新能源發(fā)電曲線攀升，火電機組深度調(diào)峰作用顯現(xiàn)。按照冀北電力調(diào)度控制中心的指令，直調(diào)火電機組在開機容量724萬千瓦（不含企業(yè)自備機組）的情況下，將實際運行最小出力降至305萬千瓦。相比靈活性改造前，此次新能源出力增加了57萬千瓦。
冀北清潔能源基地持續(xù)加強電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力建設(shè)。通過靈活性改造，直調(diào)火電機組深度調(diào)峰能力大幅提升。
2024年12月20日，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力優(yōu)化專項行動實施方案（2025—2027年）》，要求各地各有關(guān)單位著力提升火電調(diào)節(jié)能力，在保障安全前提下，探索煤電機組深度調(diào)峰。作為網(wǎng)源協(xié)調(diào)的一項重要內(nèi)容，火電機組深度調(diào)峰能力越來越重要。
冀北電科院電網(wǎng)技術(shù)中心主任劉苗介紹：“火電機組常規(guī)調(diào)峰的范圍是其額定負荷的50%～100%。但為了促進新能源消納，火電機組需要更寬負荷的調(diào)峰。在50%額定負荷以下調(diào)峰運行就是深度調(diào)峰?！?/span>
通過靈活性改造，火電機組負荷響應(yīng)能力提升，在新能源發(fā)電充足時降低負荷，為新能源發(fā)電騰出增發(fā)空間；當新能源發(fā)電不足時，火電機組頂峰運行。
聚焦服務(wù)新能源發(fā)展，國網(wǎng)冀北電力打出一套“組合拳”?！啊履茉矗珒δ埽{(diào)相機’模式在國網(wǎng)冀北電力創(chuàng)新應(yīng)用，推動源網(wǎng)荷儲共同發(fā)力，為進一步確保新能源可靠發(fā)出、可靠并網(wǎng)、可靠送出提供技術(shù)和機制保障?！蓖跣f。2022年12月27日，國家風光儲輸示范基地首臺調(diào)相機組一次并網(wǎng)成功，標志著“新能源＋儲能＋調(diào)相機”模式在基地電站落地。
儲能是新能源的“黃金搭檔”。儲能響應(yīng)速度快、瞬間平滑出力功能強，可大幅提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，實現(xiàn)風光儲多時間尺度的出力互補。
記者在國家風光儲輸示范基地了解到，國家風光儲輸示范工程建有世界上規(guī)模最大的多類型化學(xué)儲能電站，規(guī)劃建設(shè)7萬千瓦儲能項目，目前已建設(shè)3.3萬千瓦儲能容量。
國網(wǎng)冀北張家口風光儲輸新能源有限公司按照風光儲輸示范工程登高行動方案，加快推進建設(shè)新型儲能試驗與實證平臺，與中國電科院合作建成儲能系統(tǒng)并離網(wǎng)特性測試平臺，具備兆瓦級儲能系統(tǒng)并網(wǎng)運行特性的實證能力和500千瓦以下儲能系統(tǒng)離網(wǎng)運行特性的測試與實證能力。該公司既深耕全釩液流電池實現(xiàn)全球首個大規(guī)模商用，又布局磷酸鐵鋰、超級電容等多技術(shù)路線，彰顯了中國制造的系統(tǒng)集成實力。
截至5月底，冀北清潔能源基地儲能裝機規(guī)模達425.1萬千瓦，同比增長超3.8倍。預(yù)計到“十五五”末，冀北清潔能源基地抽水蓄能和新型儲能裝機容量將達到2000萬千瓦以上。
分布式調(diào)相機能為新能源場站提供暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)全過程電壓支撐，是保障新能源場站電壓穩(wěn)定的利器。當電壓偏低時，它以強勵磁狀態(tài)輸出無功功率，電壓偏高時則以進相狀態(tài)吸收無功功率。同時，它還能發(fā)揮系統(tǒng)動態(tài)無功儲備的作用。
“調(diào)相機作為同步機，具有提升新能源場站短路比、電壓支撐性能好、過載能力強、可靠性高等特點。如果將新能源場站比作‘雙高’電力系統(tǒng)海洋中的一艘大船，分布式調(diào)相機就是這艘船上的‘壓艙石’，助力大船抵御風浪、行穩(wěn)致遠，保障新能源安全穩(wěn)定送出?！奔奖彪娏φ{(diào)度控制中心系統(tǒng)運行處高級主管陳達威說。
冀北電網(wǎng)已建成國內(nèi)規(guī)模最大的新能源匯集系統(tǒng)分布式調(diào)相機群，成為國內(nèi)運行分布式調(diào)相機規(guī)格最全、臺數(shù)最多的省級電網(wǎng)。截至目前，張家口、承德等地區(qū)共投產(chǎn)30臺調(diào)相機，總?cè)萘?5萬千乏，提升新能源送出能力153.5萬千瓦。
建強外送通道
廣闊豐茂的草原，隨風旋轉(zhuǎn)的風機，熠熠生輝的光伏板，構(gòu)成張北縣獨特的風景。
張北風能、太陽能資源富集，被譽為“風的故鄉(xiāng)，光的海洋”。張北的新能源沿著電網(wǎng)通道，跨草原、越燕山、走太行，送往北京和雄安新區(qū)，實現(xiàn)“張北的風點亮北京的燈”“張北的風點亮雄安的燈”。
在張北，看冀北。以±500千伏中都換流站為起點，綠色能源通過張北柔性直流電網(wǎng)工程直達首都，五年之間，不舍晝夜。
張北柔性直流電網(wǎng)工程是世界上首個真正具有網(wǎng)絡(luò)特性的直流電網(wǎng)工程，突破了柔性直流組網(wǎng)、容量提升與可靠性提升等三大技術(shù)難題，創(chuàng)造了12項世界第一。該工程每年可為北京市輸送140億千瓦時綠色電力，占北京市年用電量的十分之一。
在中都換流站主控室，監(jiān)盤人員時刻關(guān)注著接入新能源場站的發(fā)電情況；閥廳十多米高的柔直換流閥閥塔旁，檢修人員站在高架梯上，對換流閥子模塊開展中控板更換作業(yè)。保障新能源外送通道安全穩(wěn)定運行，始終是他們的中心工作。
同為冀北新能源外送通道，與張北柔性直流電網(wǎng)工程同年建成的張北—雄安1000千伏特高壓交流輸變電工程，在新能源外送雄安新區(qū)中發(fā)揮重要作用。
尤其是隨著擴建工程投運，雄安1000千伏特高壓變電站總?cè)萘繌?00萬千伏安增加至1200萬千伏安，有效提升張北等地外送電力的接受能力，每年可接受的綠色電能總量超700億千瓦時，助力“未來之城”雄安新區(qū)實現(xiàn)100%綠電供應(yīng)。
近年來，冀北清潔能源基地建設(shè)加快，新能源外送通道持續(xù)增加。
2024年10月31日，張北—勝利1000千伏特高壓交流工程投運，對提高冀北清潔能源基地外送能力，推動實現(xiàn)更大范圍電力資源優(yōu)化配置具有重要意義。工程每年從錫林郭勒盟、張家口向京津冀魯蘇等地輸送超過700億千瓦時的電能，相當于1900萬戶家庭1年的生活用電量。
“十四五”期間，冀北清潔能源基地內(nèi)共建成投產(chǎn)張北—勝利特高壓和北京東1000千伏變電站擴建2項交流工程，承德牌樓、張家口白土窯等10項500千伏新能源送出工程，新增新能源輸送容量3400萬千瓦，較“十三五”末提升120%，構(gòu)建起以特高壓為支撐、交直流深度融合的新能源外送體系，基本滿足該基地新能源外送需求。
未來，冀北上空的新能源輸送網(wǎng)又將增添“新成員”。3月18日，大同—懷來—天津南1000千伏特高壓交流工程開工建設(shè)。工程投運后，華北將新增一條貫通山西、河北能源基地與天津負荷中心的能源“大動脈”。此外，承德東—灤縣雙回（第四通道）500千伏線路工程和唐山西擴建500千伏輸變電工程正全面施工，均預(yù)計于年內(nèi)投運。屆時，更多的綠色電能將向四面八方涌流。
居安思危，思則有備，有備無患?！俺笠?guī)模、超高占比新能源接入電網(wǎng)，對我們的技術(shù)、管理都提出了更高要求。只有源網(wǎng)荷儲協(xié)同，各方齊心協(xié)力，才能履行好使命任務(wù)，共同保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，將綠電送到千家萬戶，助力經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型?！蓖跣f。
“綠色希冀 點靚萬家”的追求正在一步步走進現(xiàn)實。
