中國儲能網(wǎng)訊：冀北大地上，風(fēng)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(fēng)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(fēng)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(biāo)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(fēng)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(fēng)機次同步諧振問題的策略。
“我們協(xié)助有關(guān)風(fēng)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(fēng)機諧振治理，沽源風(fēng)電次同步諧振從源頭得到根本抑制，標(biāo)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(fēng)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(dāng)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)。“冀北電網(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(zhǔn)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(zhǔn)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。”冀北電力調(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(dāng)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(fēng)光儲輸示范基地首臺調(diào)相機組一次并網(wǎng)成功，標(biāo)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(fēng)光儲多時間尺度的出力互補。
記者在國家風(fēng)光儲輸示范基地了解到，國家風(fēng)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(fēng)光儲輸新能源有限公司按照風(fēng)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(dāng)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(fēng)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(fēng)旋轉(zhuǎn)的風(fēng)機，熠熠生輝的光伏板，構(gòu)成張北縣獨特的風(fēng)景。
張北風(fēng)能、太陽能資源富集，被譽為“風(fēng)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(fēng)點亮北京的燈”“張北的風(fēng)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(dāng)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。
