張瑋：爭創(chuàng)“兩個標桿” 全力推進新型電力系統(tǒng)建設

爭創(chuàng)“兩個標桿” 全力推進新型電力系統(tǒng)建設

國網(wǎng)冀北電力有限公司董事長、黨委書記 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，肩負著保障首都重要輸電通道安全，服務河北省唐山、張家口、秦皇島、承德、廊坊五市經(jīng)濟社會用電，促進區(qū)域能源清潔低碳轉(zhuǎn)型的職責使命。近年來，公司積極貫徹國家電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略和河北省建設新型能源強省部署，以爭創(chuàng)“兩個標桿”(新型電力系統(tǒng)示范標桿、高質(zhì)量發(fā)展標桿)為引領，全力推進新型電力系統(tǒng)建設。

　　冀北新型電力系統(tǒng)建設形勢

　　目前，冀北地區(qū)并網(wǎng)新能源裝機占統(tǒng)調(diào)裝機規(guī)模的76.7%，居全國省級電網(wǎng)首位，占全口徑裝機規(guī)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%，是全國首家占比過半的省級電網(wǎng)，全年綠電交易196億千瓦時，占全國規(guī)模近3成。冀北地區(qū)已處在我國新型電力系統(tǒng)建設的前沿，面臨的形勢，可以概括為以下兩個特點：

　　特點一：條件得天獨厚

　　從資源稟賦條件看：冀北地區(qū)新能源資源富集，僅張家口、承德地區(qū)可開發(fā)規(guī)模就達1億千瓦。張家口早在2009年就被明確為國家千萬千瓦級風電基地，2015年又被明確為國家可再生能源示范區(qū)。目前，冀北地區(qū)新能源裝機容量5601萬千瓦(風電2801萬千瓦，光伏2621萬千瓦，生物質(zhì)和儲能179萬千瓦)，預計2024年底將達到6500萬千瓦，2025年底將突破9000萬千瓦(風電4300萬千瓦，光伏4200萬千瓦，生物質(zhì)和儲能500萬千瓦)。

　　從基礎條件看：冀北地區(qū)能源轉(zhuǎn)型要素齊全。電源側(cè)，具備推進風光水火儲氫一體化發(fā)展的稟賦和基礎。電網(wǎng)側(cè)，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(diào)相機、微電網(wǎng)等各種電網(wǎng)技術(shù)和形態(tài)齊備。負荷側(cè)，數(shù)據(jù)中心、綠電制氫、清潔取暖、重卡充換電、分布式能源、虛擬電廠等新型能源利用和服務方式發(fā)展迅速。張家口還是國家“東數(shù)西算”的重要節(jié)點，電力-算力協(xié)同發(fā)展的空間廣闊。儲能側(cè)，抽水蓄能、新型儲能等快速發(fā)展，在運容量分別達到357萬千瓦、91.6萬千瓦，納入規(guī)劃的抽蓄電站規(guī)模達到1570萬千瓦。而且，整個系統(tǒng)兼具送、受端特點，能源轉(zhuǎn)型場景豐富。

　　從創(chuàng)新條件看：冀北域內(nèi)及周邊創(chuàng)新資源多，具有高效整合利用、實現(xiàn)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，公司建成了一系列具有領先水平的重大創(chuàng)新工程，在風光儲輸聯(lián)合運行、柔性直流輸電、系統(tǒng)寬頻振蕩抑制、虛擬電廠建設運營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個國家電網(wǎng)公司實驗室，具有非常厚實的創(chuàng)新基礎。

　　特點二：任務非常緊迫

　　隨著新能源高占比、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(zhàn)，對加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)形成倒逼之勢。

　　一是新能源消納的挑戰(zhàn)。近年來，冀北電網(wǎng)新能源利用率始終保持在95%以上，但隨著新能源持續(xù)大規(guī)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(guī)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(diào)峰棄電增多。

　　二是平衡供需的挑戰(zhàn)。風光發(fā)電具有間歇性、波動性、隨機性和反調(diào)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)凈負荷曲線從“鴨子曲線”向更陡峭的“峽谷曲線”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2800萬千瓦，而新能源出力僅有215萬千瓦(占新能源裝機容量4%)，僅為晚峰最大負荷的7.6%。從局部來看，一些地區(qū)分布式光伏大規(guī)模接入，配電網(wǎng)有源化特征凸顯，潮流反送、反向重過載問題突出。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?nèi)萘康?7%以上。

　　三是安穩(wěn)控制的挑戰(zhàn)。風電的“弱轉(zhuǎn)動慣量”和光伏的“零轉(zhuǎn)動慣量”導致系統(tǒng)抗擾動能力下降，分布式電源、電動汽車等“產(chǎn)銷者”大規(guī)模接入加大了系統(tǒng)控制的復雜性和難度，抑制系統(tǒng)寬頻振蕩是當前面臨的最突出問題。一方面，諧振和強迫振蕩風險涌現(xiàn)。2022年以來，張家口沽源地區(qū)已累計發(fā)生次同步諧振20次，今年以來，2座新能源場站先后出現(xiàn)強迫振蕩現(xiàn)象。另一方面，連鎖脫網(wǎng)等系統(tǒng)性風險加大。今年5月下旬至7月底，因新能源場站穿越能力不達標連續(xù)發(fā)生15起新能源脫網(wǎng)事件，最大脫網(wǎng)容量29萬千瓦。近年來，國內(nèi)外發(fā)生一系列與新能源相關的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定事件，給我們敲響了警鐘。

　　總之，冀北新型電力系統(tǒng)建設條件好、起步早，但現(xiàn)實挑戰(zhàn)突出，進一步加快發(fā)展的形勢逼人、任務緊迫。

　　冀北新型電力系統(tǒng)建設思路

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

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

　　第二，抓頂層設計。即以系統(tǒng)思維推進電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)各領域創(chuàng)新發(fā)展、協(xié)同演進。以張家口國家可再生能源示范區(qū)和國家電網(wǎng)公司新型電力系統(tǒng)地區(qū)級示范為依托，面向冀北全域，制定實施了新型電力系統(tǒng)全域綜合示范行動。行動方案明確了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)動工程、數(shù)智賦能工程、調(diào)控提升工程、市場建設工程、氣象服務工程和生態(tài)共贏工程。每項工程中都統(tǒng)籌安排了“科技攻關”和“示范應用”兩類項目，以促進技術(shù)難題的解決和先進技術(shù)裝備的推廣應用。同時，配套實施科技創(chuàng)新、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、風光儲輸示范工程再提升三個“登高行動”，強化科技支撐。2023年，公司發(fā)布了《冀北新型電力系統(tǒng)全域綜合示范行動白皮書》，在業(yè)內(nèi)引發(fā)積極反響。

　　第三，抓重點突破。即在統(tǒng)籌兼顧、整體推進的同時，重點破解張承地區(qū)新能源大規(guī)模開發(fā)、并網(wǎng)和消納難題。圍繞解決張承地區(qū)新能源大規(guī)模開發(fā)消納問題，經(jīng)過充分論證，部署實施新型電力系統(tǒng)張承地區(qū)科技創(chuàng)新示范工程，其中包含7項子工程：構(gòu)網(wǎng)型風光儲主動支撐與匯集組網(wǎng)科技示范工程、張家口構(gòu)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、張家口懷來現(xiàn)代智慧配電網(wǎng)科技示范工程、規(guī)模化電動汽車充電設施參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)科技示范工程、冀北源網(wǎng)荷儲協(xié)同運行控制與市場化運營科技示范工程。通過攻關全要素調(diào)節(jié)能力構(gòu)建、多層次調(diào)節(jié)市場機制設計等關鍵技術(shù)，打造百萬千瓦級調(diào)節(jié)能力的冀北全域靈活資源市場化運營示范區(qū)，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(gòu)建閉環(huán)機制，對新型電力系統(tǒng)建設定期評估、滾動優(yōu)化、協(xié)同攻關、動態(tài)提升。新型電力系統(tǒng)建設沒有成熟先例，必須強化過程管理，匯聚各方合力，持續(xù)迭代升級，不斷向預期目標逼近。公司強化組織領導，成立跨部門的新型電力系統(tǒng)建設辦公室、“雙碳”研究中心，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)解決系統(tǒng)建設重大問題;完善創(chuàng)新體系，主動對接利用各方創(chuàng)新資源，打造創(chuàng)新聯(lián)合體，推進產(chǎn)學研用協(xié)同攻關，成立了由22位權(quán)威專家(其中包括8位兩院院士)組成的專家咨詢委員會，開展咨詢研討;深化動態(tài)管控，根據(jù)理論研究和實踐探索的不斷深入，動態(tài)調(diào)整和完善全域綜合示范行動方案，確保項目安排和工作舉措始終具有針對性、適應性和先進性。

　　冀北新型電力系統(tǒng)建設進展

　　近年來，冀北新型電力系統(tǒng)建設不斷取得進展，先后建成投運當時世界上規(guī)模最大的集風力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)、智能輸電于一體的張北國家風光儲輸示范工程，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，以及我國首個實現(xiàn)商業(yè)化運行的冀北虛擬電廠示范工程等。2023年以來，公司又先后安排365個科技研發(fā)和工程實踐項目，目前已階段性完成55個，成效體現(xiàn)在以下六個方面：

　　一是新能源承載力持續(xù)提升。隨著電網(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1205萬千瓦，2024年，預計將超過1600萬千瓦，連續(xù)創(chuàng)歷史新高。配網(wǎng)對分布式新能源和多元互動負荷接入的適應性也得到改善。同時，運用國網(wǎng)新能源云平臺首次實現(xiàn)風光資源和開發(fā)潛力識別，建成全量電源數(shù)據(jù)庫，提升服務新能源發(fā)展的能力。

　　二是系統(tǒng)潛力得到有效挖掘。在張家口建成國內(nèi)首個純交流匯集系統(tǒng)下的新能源分布式調(diào)相機群，推廣“新能源+儲能+分布式調(diào)相機”模式，累計提升新能源送出能力129.5萬千瓦，年增發(fā)電量20.9億千瓦時。

　　三是儲能發(fā)展呈現(xiàn)積極勢頭。積極研究1927萬千瓦抽水蓄能站點送出方案，建成新型儲能試驗與實證平臺，協(xié)調(diào)推動壓縮空氣儲能、重力儲能、氫儲能等建設運行。

　　四是數(shù)智賦能效果逐步顯現(xiàn)。深化多維多態(tài)“電網(wǎng)一張圖”示范應用，氣象保障服務平臺實現(xiàn)寒潮等7類重大天氣過程和覆冰等6類重要電網(wǎng)設備事件動態(tài)推演，風電、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(shù)字化配電網(wǎng)示范區(qū)，崇禮全域?qū)崿F(xiàn)分布式柔性控制比例等“四個100%”(饋線自動化覆蓋率100%、新能源全要素監(jiān)測裝置覆蓋率100%、分布式光伏100%全監(jiān)測、柔性控制比例100%)。

　　五是源網(wǎng)荷儲互動性增強。試點搭建國家電網(wǎng)首個負管系統(tǒng)生產(chǎn)控制大區(qū)，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電動重卡型虛擬電廠，累計建成虛擬電廠7個，聚合容量495萬千伏安、調(diào)節(jié)負荷81萬千瓦。

　　六是對系統(tǒng)安全穩(wěn)定問題認識深化。通過聯(lián)合知名設備廠商、新能源發(fā)電企業(yè)，以及國內(nèi)外技術(shù)專家，開展聯(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(tǒng)的技術(shù)特性、穩(wěn)定運行和系統(tǒng)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(tǒng)安全運行打下了基礎。

　　冀北新型電力系統(tǒng)建設的進展引發(fā)國內(nèi)外廣泛關注，成為透視我國能源轉(zhuǎn)型成效的重要窗口。2023年以來，已有來自國外的26個代表團到張北風光儲輸示范工程和柔直工程調(diào)研考察。同時，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(tǒng)建設成效還是初步的，許多措施還正在實施，還有許多挑戰(zhàn)需要面對、許多難題需要解決、許多風險需要化解，未來依然任重道遠。