国网冀北电力新型电力系统建设实践

9月的河北省张家口市崇礼区，秋高气爽，碧空万里。国家跳台滑雪中心“雪如意”静卧山间，新型电力系统发展（崇礼）论坛在此举办。

9月22日，来自能源电力领域的院士、企业机构代表、专家学者共聚一堂，聚焦“推进源网荷储互动互补，服务新型电力系统区域实践”主题，围绕新型电力系统建设“五大特征、三大创新”以及基于系统观念进行科技创新等议题开展研讨，碰撞思想理念、凝聚发展共识、积蓄前行力量、共绘发展蓝图，为国网冀北电力有限公司加快构建新型电力系统贡献智慧力量，助力实现碳达峰碳中和目标。

系统观念

打造新型电力系统的冀北样板

冀北地区处于我国新型电力系统建设的前沿，是观察新型电力系统建设的典型样本。

看基础，近年来，京津冀协同发展、国家级自由贸易试验区、国家“东数西算”工程等重大部署落地冀北地区；河北省提出建设新型能源强省，积极推进“七大专项行动”；国家电网有限公司将张家口作为构建新型电力系统三大地区级示范区之一，重大工程在冀北地区落地实施……一系列部署、配套政策与创新实践，为冀北地区构建新型电力系统提供了广阔空间。

看规模，目前冀北电网风能、光伏等新能源发电装机总量达4110万千瓦，占全网电源装机总量的70.8%，新能源发电装机和发电量占比均居全国省级电网首位。

看增长，1至8月，冀北电网新能源发电量突破500亿千瓦时，达515亿千瓦时，占比首次超过该地区发电量的50%，成为京津唐地区绿电供应的主要来源。

看要素，冀北地区具备推进风光水火储氢一体化发展的资源禀赋和基础，特高压、交直流、柔性输电、调相机、微电网等各种技术和形态齐备，电网兼具送端和受端特点，数据中心、分布式能源、虚拟电厂等新型能源利用和服务方式发展迅速，抽水蓄能、新型储能等产业不断壮大，源网荷储等新型电力系统要素齐全，具备进行全域综合示范的条件。

新能源快速发展，新能源发电交易电量也逐年增长。从今年已达成的交易量来看，冀北电网新能源发电交易电量突破200亿千瓦时，同比增长1倍，交易规模占全国绿电交易规模的30%。年初至今，该地区164家新能源发电企业参与了绿电交易，较去年同期增加21家。

中国电力企业联合会党委书记、常务副理事长杨昆在论坛致辞中表示，国网冀北电力在助力北京冬奥会所有场馆实现100%绿电供应、柔性交直流输电等方面取得了一批世界领先的科技成果；张家口作为国家级可再生能源示范区，在可再生能源规模化开发、多元化应用、本地化消纳等方面取得了突破性进展，这些都为我国能源转型提供了典型经验和案例。

国家可再生能源示范区是张家口“五张名片”之一。张家口市委书记赵文峰表示，构建新型电力系统是时代命题，也是一项复杂的系统工程，希望各方携手推动更多新理念、新模式、新技术汇集张家口。张家口将以此次论坛为契机，用好各项成果，积极在推进源网荷储一体化发展上先行先试。

基础良好、风光无限、要素齐全、工程示范……近年来，国网冀北电力在构建新型电力系统道路上积极探索新路径、应用新技术、构建新模式，以实践创造价值，以示范带动发展。预计到2030年，冀北电网新能源发电装机总量将占本地电源装机总量的85%左右，新能源发电量占全社会用电量的比重达80%左右，储能装机容量超2000万千瓦。

为了更好打造新型电力系统的冀北样板，国网冀北电力明确了争创“两个标杆”奋斗目标，即争创新型电力系统示范标杆，打造能源转型最佳实践；争创高质量发展标杆，打造一流省级电网企业。其中，争创新型电力系统示范标杆是要以张家口国家可再生能源示范区和国家电网公司新型电力系统地区级示范为依托，面向冀北全域，推进系统创新，强化迭代升级，努力探索省级电网一揽子解决方案，推动冀北地区加快构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统。

创新引领

汇聚协同攻关的强大合力

翻看论坛上发布的《国网冀北电力新型电力系统全域综合示范行动》白皮书，里面的“十大工程”勾勒出冀北清洁能源基地新型电力系统全域综合示范区建设的时间表和路线图。“十大工程”包括在示范区内打造电源友好、主网增强、配网升级、负荷响应、储能联动、调控提升、市场建设、数智赋能、气象服务、生态共赢工程，整体性、系统性、创造性推进新型电力系统建设。

自主创新的意义由此更加突出。“冀北‘双高’电力系统特征明显、挑战突出。解决这些问题，必须树立系统思维、实施系统创新。”论坛上，国网冀北电力董事长、党委书记张玮表示，“与传统电力系统相比，新型电力系统在技术基础、运行机理和功能形态上都发生了深刻变化。适应这种变化，必须依靠创新，核心是技术创新，也包括制度创新、管理创新、模式创新等各种创新。”

围绕构建新型电力系统，国网冀北电力将强化全领域、全链条、全要素创新，强化源网荷储全环节协同创新，强化创新的互动互补互济，强化软硬兼施、长短兼顾、上下兼容、标本兼治。

论坛上，中国工程院院士郭剑波就新型电力系统构建的几个系统问题作了演讲。在他看来，构建新型电力系统，需要从系统理念、目标规划、调度运行、电力市场、储能应用、数字化等多方面思考，这是一个多系统交互、多能源耦合的系统或体系。他表示，当前，研究对象已经从电力系统扩展到信息设备系统。新型电力系统不仅要考虑设备因素，还需要考虑环境影响、恢复策略，以及能源安全性、社会公平性和可持续发展性。

谈到具体技术，中国工程院院士黄其励认为，电氢协同发展将为新型电力系统建设提供有力支撑。他表示，电氢耦合可以促进新能源电量更高比例消纳，氢能产业链的上游通过电解水制氢和耦合制成产品，并借由特高压输氢管道及新型载体方式促进可再生能源电量消纳，助力本地区和跨省区电力资源配置；下游可作为电力、工业、交通及建筑等行业的绿色能量来源，支撑终端用户提高电气化和氢能化水平，助力新型电力系统建设。

新型电力系统的“新”体现在哪？中国电科院院士、中国电力科学研究院有限公司副总工程师兼新能源研究中心主任王伟胜认为，这个“新”体现在新能源、新型储能和各类新型负荷。解决新型电力系统建设中的新问题，特别是大规模新能源电源并网给电网带来的挑战等难题，需要更深入地认识电源负荷和储能特性，充分挖掘电网控制新能源电力的能力和潜力，通过深化产学研协同合作，推动关键核心技术攻关。

共建产业协作一条链，共织内外联动一张网。“科技示范应用在构建新型电力系统中非常重要，企业研发的装备在具体工程中应用，同时通过这些工程推动了技术转让。”“装备制造的技术创新带来了新能源成本的降低。”“要通过源网荷储协同发力来提高电力系统自动化管理水平、推进新型电力系统建设。”“学校在新型电力系统建设中承担着重要使命，应面向重大工程和大型央企探索‘一企一方案’科研模式，加快技术成果转化落地应用。”……论坛上，来自政府部门、高校和企业的多位代表围绕“基于系统理念的多维创新实践”主题，多维度讲述推动新型电力系统发展的创新内容、成果转化、示范效应、产业之路等，探讨如何系统性解决发展过程中的各种不平衡问题。

系统谋划、系统培育、系统治理……构建新型电力系统是一项系统工程，需要源网荷储全环节共同发力、政府和社会各方协同配合，在核心技术、产业体系和体制机制等方面不断探索实践，推动新型电力系统建设由量的积累到质的改变，最终实现整体跃升。

示范应用

为构建新型电力系统赋智赋能

双面太阳能电池板、高倍聚光太阳能电池、新型储能电池……汇聚各种能源类型，展示新型电力系统构建的前沿产品和技术，这就是国家风光储输试验示范工程。

在国家风光储输试验示范工程综合楼的四层楼顶极目远眺，大型白色风机缓缓转动，连绵起伏的太阳能板熠熠生辉，蔚为壮观。这是世界上规模最大的集风电、光伏发电、储能及智能输电工程“四位一体”的新能源示范工程，是首个集中体现风光储输联合发电先进性和创新性的综合性示范工程。该工程采用世界首创的“风光储输联合发电”技术路线，以“风光互补、储能调节、智能输电、平稳可控”为攻坚目标，将风电、光伏发电、储能等电源联合接入张北1000千伏特高压变电站，所发电能通过1000千伏张北—雄安特高压交流输变电工程送出。

“风光储输‘四位一体’联合发电控制和调度模式使新能源发电出力每10分钟的平均波动率由30%降低至不足5%。我们还研发了国内首个多尺度、全天候、高精度风光联合功率预测系统，实现风光联合功率预测偏差小于10%。”国网冀北张家口风光储输新能源有限公司党委党建部副主任梁立新介绍。

风力、光照度会随天气波动，如何确保风电和光伏发电设备平稳输出电流？记者在位于示范工程综合楼的控制中心找到了答案。在控制中心的显示屏上，不同颜色的曲线显示着风光储输设备的运行状态。“这里是整个风光储输联合发电系统的大脑，统一协调风光储输系统。”梁立新说，工作人员会根据调度指令灵活调节，确保从电站发出的电流始终保持平稳。

当前，国网冀北电力正积极打造包括老旧设备技术改造、新的示范工程建设、新能源主动支撑技术深化研究、拓展多类型新型储能技术集成应用等内容的国家风光储输示范工程2.0版，以实现示范引领能力再登高。

风光出张北，绿电送京畿。驱车沿着张北县坝上草原行驶，来到中都换流站，这是张北柔性直流电网试验示范工程的重要送端。作为世界上首个柔性直流电网工程，张北柔直工程拥有680万千瓦的可再生能源汇集能力。经由这一工程，每年140亿千瓦时清洁电能输入北京地区，约占北京市用电量的十分之一，相当于减少标准煤燃烧490万吨、减排二氧化碳1280万吨。

张北柔直工程是我国原创、国际领先的重大技术创新，突破了柔性直流组网、容量提升与可靠性提升等三大技术难题，创造了12项世界第一。该工程显著提升了张北地区新能源电量外送能力，全面提高了京津冀地区绿色用能比例，为破解新能源大规模开发和消纳的世界级难题提供了解决方案。

数字孪生技术是中都换流站应用的一项代表性技术。记者了解到，国网冀北超高压公司深入推进智能运检技术应用，运用全景视频融合、多维信息呈现等先进技术，在数字换流站建设方面开展了大量探索和尝试。目前，该站已安装了600余个摄像头，实现远程监控，大幅节省了人力运维成本。

3月19日，张北柔直工程荣获第七届中国工业大奖。张北柔直工程以原始创新和关键核心技术突破为保障能源安全作出了重要贡献。

夜空下，“雪如意”流光溢彩，释放向上向前的力量。依托国家风光储输试验示范工程、张北柔直工程等一批示范项目，张家口可再生能源实现了从“制”到“输”、从“储”到“用”的突破，源源不断的绿电正为经济社会高质量发展注入澎湃动能。