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国网冀北电力护航“双高”电力系统运行

2022-09-29 10:12来源:中国能源报作者:董梓童关键词:电网安全新能源国网冀北电力收藏点赞

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“张家口尚义40万千瓦新型高性能光伏发电技术应用项目二期现场,张家口供电公司的工作人员正在调试风机和光伏发电设备,为不久后的投运做好充足准备。按计划,本月底前,这个项目就能实现并网发电。”国网冀北电力调控中心新能源处副处长王靖然表示。

目前,国网冀北电力正加快推进张家口、承德等地共22个新能源项目并网,有望于9月30日完成。届时冀北电网新能源装机占比将超70%,新能源逐渐成为冀北电网的装机主体和电量主体。

大轮变小轮,主动支撑能力需提升

冀北地区拥有丰富的风光资源,是国家可再生能源发展规划的千万千瓦级风电基地,也是国家九大清洁能源基地之一。近年来,冀北电网新能源保持强劲发展势头,并网装机容量由2012年初的427万千瓦增至今年8月底的3472万千瓦,翻了三番。

随着新能源大规模接入,冀北电网功能、结构、形态发生深刻变化,“双高”特征日趋明显。“‘双高’指高比例新能源和高比例电力电子装备。受新能源、储能装机增速,以及数据中心等新型负荷增速加快影响,冀北地区能源结构、电源结构以及电网结构都面临新形势。”在国网冀北电科院副院长刘辉看来,未来,上述变化将从地区映射到全国。要保证电网安全稳定运行,就要构建新能源供给消纳体系,打造新型电力系统。

“如果把电力系统看作是一台汽车,那么轮子越大越宽,车辆的稳定性就越好,反之其稳定性相对较弱。火电机组装机规模大,相当于较大较宽的轮胎,所发电力更为稳定,对电网影响小。风机和光伏板单体容量小,电力电子装备数量大幅多,相当于较窄较小的轮胎,稳定性稍差,对电网的影响也大一些。”国网冀北电科院科技部主任龙凯华介绍。

龙凯华表示,为解决新能源低抗扰性与支撑性难题,保证安全稳定运行,电科院从机组、场站出发,开展主动支撑性新能源设备控制技术和新能源场站功率控制技术,建成世界首座百兆瓦级虚拟同步机示范工程,实现了频率、电压、阻尼等先进主动支撑功能。

靠天吃饭,电网也需要充电宝

“火电机组可实现全天候稳定输出,而靠天吃饭的风电、光伏无法自由调节其发电情况,极热无风、极寒无光的问题突出。”国网冀北电科院智能电网与新能源研究所所长吴林林说。

未来,电网中可再生能源电力占比将越来越高,如何保证新型电力系统的安全稳定运行?吴林林告诉记者:“电网也需要充电宝。和平常我们给手机用的充电宝一样,在手机电量充足时给自己充电,在电网需要充电时利用储存的电量对其充电。抽水蓄能就相当于电网的充电宝。”

抽水蓄能电站能够随调随启、灵活响应电网需求,有效促进新能源消纳,被誉为电力系统的“稳定器”“调节器”“平衡器”。8月底,河北丰宁抽水蓄能电站3号机组正式投产发电。该抽水蓄能电站总装机量达360万千瓦,目前已实现1、2、3、9、10号机组投产运行,是当前世界规模最大的抽水蓄能电站,被誉为“超级充电宝”。

“河北丰宁抽水蓄能电站将和其他调峰电源一起,共同解决京津及冀北电网调峰能力不足等问题。同时,根据需求,电站还将承担系统调频、调压、负荷备用和紧急事故备用等任务,维护电网安全、稳定运行。”刘辉称。

牢筑安全堤,仿真技术促发展

电网安全马虎不得。“电网从设备级、系统级和全网层面设置了三道防线,来保证电力系统在遇到各种事故时能够安全稳定运行。”在机网协调运行仿真分析实验室,国网冀北电科院电网技术中心主任刘苗介绍,“第一道防线是针对电网发生的常见故障进行精准定位和快速清除。目前这一过程已经实现了毫秒级的响应,也就是说,用户根本感觉不到这一过程。第二道防线则是针对输电线路永久性故障,按预先控制策略有序切除少量电源,保障电源和负荷的平衡。第三道防线,是在电网发生重大事故时,我们将有序切除部分电源和负荷,防止大面积停电事故的发生。”

刘辉指出:“电网系统很复杂,但简单类比来说,这些防线就像防洪,这三道防线就像防洪的三级大坝。而这些防线能不能经得起考验,需要利用数字仿真技术在实验室里进行检测。数字仿真技术不仅促进了机网协调运行技术的发展,也被利用于风光储并网运行技术和柔性直流输电运维检修技术的升级。”

“简单来说,研究新型电力系统,需要建立一个模型。通过各种测试来研究电网特性,这就是仿真技术的意义。”刘辉表示,“随着技术的进步,我们的仿真规模越来越大,速度越来越快,同时减少了人力、物力等成本的投入,体现出良好的经济性。未来,我们将持续探索建立以新能源为主体的电力供应模式,服务新能源高质量发展。”


原标题:国网冀北电力护航“双高”电力系统运行
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