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国网保定:打造分布式新能源低碳高效发展的“保定模式”

2021-05-21 10:36:08来源:融媒体中心 编辑:瞿云飞 周靖仁 王树欢 点击量:125106

孟夏时节,在河北省保定市徐水区的童庄村,一排排屋顶光伏电池板倒映着碧空白云,整齐列阵。这里是徐水颇具规模、远近闻名的分布式光伏发电村。从2016年开始,借势分布式新能源发电入村进户的“东风”,童庄村许多老乡家的空闲屋顶陆陆续续披上了光伏“铠甲”。

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(位于保定市徐水区童庄村村民屋顶上的户用分布式光伏电池板 耿旺摄影)

距离童庄村7公里远的徐水区大王店镇长城汽车工业园区内,上百亩光伏电池板层叠而立,组成波光粼粼的银蓝色“海洋”,蔚为壮观。

光伏电池板不仅是澎湃电力的来源,也是推动实现“碳达峰碳中和”目标的具象。电力作为目前我国碳排放占比最大的单一行业,其减排效果将直接影响“碳达峰碳中和”目标的进程。以低碳、高效的新能源为重要引擎,驱动能源电力行业走上绿色化转型升级之路势在必行。

新能源 新变化  分布式新能源渗透率逐步走高

在河北保定,得益于自然资源优势和新能源产业集群效应,新能源发展方兴未艾。而“碳达峰碳中和”目标的提出,势必促进新能源产业发展再上台阶。

作为世界自然基金会确定的中国首批两个低碳试点城市之一,保定目前拥有光电、风电、节电、储电、输变电和电力电子等特色产业体系。2020年12月18日至19日,保定市人民政府和华北电力大学联合举办“3060”新时代能源电力创新发展大会,发布了《“3060”新时代能源电力创新发展保定宣言》,承诺“到2025年全市单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降65%左右,非化石能源占一次性能源消费比重达到25%,风电、太阳能发电总装机容量大幅上升。”同时,保定还发布了《关于促进“中国电谷”新能源电力产业发展的政策包》,从鼓励科技研发、强化“中国电谷”产业支撑等9个方面助力新能源发展。

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(位于保定市涞源县斜山村的光伏电站 翟文涛摄影)

实际上,自2008年1月首座新能源厂站并网以来,保定新能源装机容量已连续13年高速增长。其中更为突出的是分布式新能源,仅以光伏为例,分布式光伏装机容量从2014年的0.13万千瓦井喷至2020年的130.5万千瓦,6年时间增长了1000倍。到2021年,仅4月份一个月的分布式光伏报装容量已相当于2020年全年规模。当大量分布式新能源发电系统接入后,电网呈现“分布式新能源渗透率”逐步增高的新变化。

这里的“分布式新能源渗透率”,指的是电网分布式新能源装机容量与平均最大负荷的比值。受当前分布式新能源出力不可控、不能控等因素影响,渗透率越高,电力供需平衡越难以维持,电网运行风险越多,对用户供电的不利影响也越大。

截至2020年底,国网保定供电公司辖区内的分布式新能源渗透率已达23.31%,位列国家电网公司地市级供电公司前茅。

按照当前的发展规模和速度,预计到“十四五”末,保定电网分布式新能源装机规模将达到406万千瓦,相较于2020年增长212%,渗透率将超过50%。

新形势 新挑战  传统电网面临运行和管理双重压力

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(国网保定供电公司员工巡视阜平县平阳镇立彦头村光伏电站设备运行情况刘钟毓摄影)

分布式新能源渗透率高,意味着电网运行面临一系列新挑战。

首先,是对电能生产和消费动态平衡的挑战。电网是一个超大规模的时变能量平衡系统,发电、传输、用电瞬时完成,并时刻保持动态平衡。电网企业根据电力大数据分析、气象预报和负荷预测,对次日用户用电量趋势做出一个比较准确的预测,根据这个预测,再辅助以实时微调,从而实现发电量与用电量的精确平衡,这种电能产消模式叫“源随荷动”。

新能源大规模接入后,改变了原有“源随荷动”产消模式。分布式新能源发电的随机性大、波动性强,出力调节能力弱。尤其在冬季,一旦遇到光照充足但负荷需求较小的情况,分布式新能源出力较高,而火电机组因需优先保障民生基本供热需求,无法压降出力,可能会发生电力供应大于需求,造成电力“产消失衡”。

其次,是对电网抗风险能力的挑战。风霜雨雪、异物破坏、设备故障、系统扰动......电网时刻面对着外界环境和内在因素叠加而成的运行风险。目前,历经长年技术积累和实践经验而形成的电网运行技术和管理模式,能够确保传统电网“从容不迫”地防范化解运行风险。

但分布式新能源高渗透率改变了传统电网,将电能由“单向传输”模式转变为复杂的“双向传输”,配网有源化特征日益明显,电网运行特性及指标参数发生新变化,传统的继电保护对有源配电网适应性不足,降低了电网的抗风险能力。只有因势而变,加快构建适应有源配电网的技术和管理模式,才能保证电网在新形势下足够坚强。

最后,是对优质供电和安全用电的挑战。电网肩负着保障经济社会发展的重任,安全稳定运行是首要前提。持续稳定的高质量电能,对经济社会发展,特别是对精密加工、半导体芯片等行业意义重大。但当大量分布式新能源集中接入时,接入区域的电压就会升高,直接影响附近区域电能质量,也对电网安全运行提出挑战。

同时,分布式新能源接入还可能影响人身安全。以停电检修作业为例,作业人员必须完全隔离电能来源方向才能工作。传统电网的来电方向较单一,而分布式新能源接入导致配电网呈现“多电源”的特点,来电方向复杂、关联面广,现场防触电管控难度大增。

新机遇 新举措  主动探索新型分布式新能源管理模式

挑战孕育着机遇。2017年以来,国网保定供电公司着眼解决分布式新能源高速发展带来的系列问题和挑战,积极探索新型分布式新能源管理模式。

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(位于保定市涞源县的220千伏泉峪变电站 刘钟毓摄影)

试水可观可测技术,为电力供需平衡提供支撑保障。感知是决策的前提,做好电力产消动态平衡的关键在于负荷预测。早期,分布式新能源出力情况无法采集,不能评估其对次日负荷的影响,导致负荷预测精度较低,提升了次日电力平衡的难度,甚至会导致电力供应不足或供大于求。

2020年开始,国网保定供电公司应用“用电信息采集系统”的HPLC宽带电力载波技术,感知分布式新能源用户运行信息,实现了对分布式新能源运行数据的全景观测,提高了分布式新能源出力预测的准确性,进而提高了负荷预测精度,有效缓解了分布式新能源发电的随机性对电力供需平衡的影响。

推行可调可控试点,提升电网安全稳定运行能力。“以前分布式新能源并网线路的末端电压太高,好多调压手段都用上了也不起作用,自从应用了分布式新能源可控技术,终于可以做到有效调压了!”国网保定供电公司调控中心的值班员王树欢介绍说。

令值班员赞不绝口的正是国网河北电力“基于5G的户用分布式新能源出力控制系统”,这套系统自2019年6月在保定市徐水区试点建设,目前已实现低电压等级并网分布式新能源可调可控。该系统能够在一定范围内调控分布式新能源无功出力,保障了新能源并网电压稳定合格,提高了电网的抗风险能力。接下来,国网保定供电公司还将持续推进系统应用的广度和深度,提升分布式新能源高渗透率下电网安全稳定运行水平。

畅通新能源外送渠道,提升分布式新能源接纳能力。确保分布式新能源健康发展,需要科学合理规划建设布局和装机规模。国网保定供电公司将集中式新能源场站管理经验推广应用在分布式新能源领域,健全电网承载力测算分析机制,依据测算结果定制承载力区位图,定期更新并及时发布,为分布式新能源有序接入提供科学指导。

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(国网保定供电公司员工开展过载线路治理工作 李伯骏摄影)

在承载力薄弱的地区,国网保定供电公司一方面持续开展电力线路过载治理,迅速“疏通”因重过载问题而“拥堵”的新能源外送通道;另一方面,大力建设新能源外送“高速公路”,2020年7月,位于保定涞源的220千伏泉峪输变电工程竣工投产,这条新建的电力“高速公路”可有效缓解保定西北部山区新能源接入压力。

面对分布式新能源加速发展的新形势、新挑战,国网保定供电公司将继续积极探索,大胆创新,努力打造可借鉴、可复制、可推广的分布式新能源低碳高效发展的“保定模式”,为“碳达峰碳中和”目标实现贡献力量。(瞿云飞 周靖仁 王树欢)


责任编辑:赵亚宣

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