華北電網(wǎng)：提升網(wǎng)架輸送能力提高新能源利用水平

文/史沛然 韓 亮 褚溫家

截至2021年7月31日，華北電網(wǎng)新能源裝機達15 763萬千瓦，同比增長31.5%，占總裝機容量的三分之一。2021年1—7月，華北電網(wǎng)新能源累計發(fā)電量達到1 763億千瓦時，同比增長51.3%，累計發(fā)電量占發(fā)購電量比例為17.3%，其中5月6日，新能源最大電力達9 822萬千瓦（考慮跨區(qū)凈受入），為同時電網(wǎng)負(fù)荷的48%。

2021年年初以來，國家電網(wǎng)有限公司華北分部貫徹落實國家電網(wǎng)有限公司“碳達峰”“碳中和”行動方案，攻堅新能源送出“卡脖子”難題，提升網(wǎng)架輸送能力和新能源利用水平，多項關(guān)鍵指標(biāo)達到歷史最優(yōu)。

1 打破新能源送出瓶頸

2021年4月15日，隨 著500千伏林彥一線輸電線路完成大功率單相瞬時人工接地并成功重合閘，國網(wǎng)華北分部完成錫盟特高壓系統(tǒng)人工短路系列試驗。試驗通過對比實測數(shù)據(jù)與全電磁暫態(tài)仿真結(jié)果，驗證了大規(guī)模新能源實測建模、全電磁暫態(tài)仿真和電力系統(tǒng)0.1秒短時過電壓耐受能力標(biāo)準(zhǔn)的有效性。

錫盟特高壓工程、張北—雄安特高壓工程的新能源送出系統(tǒng)均為大基地、遠(yuǎn)距離送出系統(tǒng)，“雙高”特點突出，故障后系統(tǒng)短時過電壓現(xiàn)象較為嚴(yán)重。此前，由于缺少精細(xì)化的電力系統(tǒng)耐壓能力標(biāo)準(zhǔn)，新能源送出功率還需根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)下電力系統(tǒng)0.5秒短時過電壓耐受能力標(biāo)準(zhǔn)確定，送出功率受到限制。

2021年4月，國網(wǎng)華北分部推進全電磁暫態(tài)仿真研究，首次完成大規(guī)模新能源集群機組及其動態(tài)無功補償裝置的實測電磁暫態(tài)建模與校驗，應(yīng)用全電磁暫態(tài)仿真實現(xiàn)大規(guī)模新能源送出能力分析。同時，該分部細(xì)化提出電力系統(tǒng)0.1秒短時過電壓耐受能力標(biāo)準(zhǔn)，完成“雙高”系統(tǒng)新能源大出力工況下的人工接地短路試驗，提高了錫盟特高壓工程、張北—雄安特高壓工程送端的新能源送出能力極限。研究成果應(yīng)用后，錫盟特高壓工程、張北—雄安特高壓工程的新能源送出最大電力較之前分別增加153%、43%。

2 深度挖掘電網(wǎng)調(diào)峰潛能

2021年2月4日，華 北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場最大出清電力823萬千瓦，創(chuàng)新高，增加新能源發(fā)電量2 246萬千瓦時。國網(wǎng)華北分部優(yōu)化調(diào)峰輔助服務(wù)市場運營，調(diào)動網(wǎng)內(nèi)調(diào)峰資源，通過市場機制不斷引導(dǎo)火電機組釋放調(diào)峰潛力，推動網(wǎng)內(nèi)全部709臺總?cè)萘?.58億千瓦火電機組參與市場運行。

2021年3月6日，隨著設(shè)備側(cè)裝表聯(lián)調(diào)工作完畢，河北唐山凱源集團開始參與調(diào)峰市場運行。凱源集團利用電窯爐設(shè)備線性可調(diào)節(jié)特征，將主要的生產(chǎn)時段調(diào)整至電網(wǎng)調(diào)峰困難時段，在滿足生產(chǎn)用電的情況下響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)峰，日均響應(yīng)電量超過40萬千瓦時。

國網(wǎng)華北分部率先建成源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動調(diào)控平臺并建立相應(yīng)的商業(yè)模式，將電動汽車、儲能、大工業(yè)等負(fù)荷側(cè)資源納入電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度和實時閉環(huán)控制。這些負(fù)荷側(cè)資源作為獨立主體，可以參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場獲取收益。目前，華北電網(wǎng)已接入電動汽車充換電站、分布式儲能電站、電采暖、大工業(yè)等10余萬個可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源終端，容量達到854萬千瓦。

“接入源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動調(diào)控平臺后，我們月均參與電網(wǎng)調(diào)峰響應(yīng)收益超過100萬元，消納新能源電量1 000萬千瓦時。”鑫泰能源公司總經(jīng)理王中說。鑫泰能源公司作為聚合商引導(dǎo)其代理的北京海房供熱公司電采暖資源參與華北輔助服務(wù)市場，夜間將蓄熱電采暖用電功率從1萬千瓦提高到2.5萬千瓦，提供了1.5萬千瓦調(diào)峰空間，整個供暖季可提供調(diào)峰響應(yīng)電量約700萬千瓦時。

3 持續(xù)提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力

2021年5月28日，國 網(wǎng)華北分部員工主動與大唐國際發(fā)電股份有限公司對接，按照京津唐電網(wǎng)火電機組調(diào)節(jié)能力提升獎勵辦法，提供“一對一講解”“多專家會診”等形式多樣的服務(wù)。該分部提出了火電機組深調(diào)技術(shù)指標(biāo)體系，通過精準(zhǔn)激勵和高標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)設(shè)置，增強火電機組調(diào)節(jié)能力，適應(yīng)高比例新能源接入后的電網(wǎng)安全控制要求。

并入京津唐電網(wǎng)的很多電廠改造意愿迫切，但對于政策、技術(shù)把握不好。國網(wǎng)華北分部組織骨干力量開展線上、線下技術(shù)服務(wù)活動，優(yōu)先推進具備較好改造條件的發(fā)電企業(yè)改造。改造后，在滿足機組最大供熱要求的情況下，涿州熱電1號機、國津電廠1號機分別增加28%、24%的調(diào)峰能力。截至6月底，并入京津唐電網(wǎng)的11家電廠23臺共1084萬千瓦容量的機組完成了調(diào)節(jié)能力改造，釋放調(diào)節(jié)能力共計150萬千瓦，兌現(xiàn)了8.3億千瓦時獎勵電量。

國網(wǎng)華北分部推動建設(shè)華北電力調(diào)峰容量市場，發(fā)揮市場作用，穩(wěn)定火力發(fā)電企業(yè)收益預(yù)期，促進火電機組開展深度調(diào)峰改造，目前已組織32臺總?cè)萘? 516萬千瓦的火電機組實施20%深度調(diào)峰改造（供熱期間最低發(fā)電能力降至機組額定功率20%），組織8臺262萬千瓦火電機組實施30%～50%調(diào)峰改造（供熱期間最低發(fā)電能力降至機組額定功率的30%～50%）。這些機組改造完成后，預(yù)計可提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力350萬千瓦，相當(dāng)于增加800萬千瓦～1 000萬千瓦的風(fēng)電機組建設(shè)空間，預(yù)計全年可增加200億千瓦時新能源發(fā)電量。

國網(wǎng)華北分部將繼續(xù)攻堅張家口、承德、錫盟等新能源基地送出“卡脖子”難題，推動分布式調(diào)相機建設(shè)，不斷提高網(wǎng)架送出能力；主動和政府主管部門溝通，持續(xù)推動華北電力調(diào)峰容量市場建設(shè)運營，加快推進火電機組深度調(diào)峰改造，力爭3年內(nèi)完成京津唐電網(wǎng)全部火電機組改造工作；推動物理電網(wǎng)和拓?fù)潆娋W(wǎng)信息融合，打造華北電網(wǎng)調(diào)控運行全息管控平臺，為構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)貢獻力量。