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，多項關鍵指標達到歷史最優(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準的有效性。

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)象較為嚴重。此前，由于缺少精細化的電力系統(tǒng)耐壓能力標準，新能源送出功率還需根據(jù)現(xiàn)行標準下電力系統(tǒng)0.5秒短時過電壓耐受能力標準確定，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，該分部細化提出電力系統(tǒng)0.1秒短時過電壓耐受能力標準，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)用電的情況下響應電網(wǎng)調(diào)峰，日均響應電量超過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)控平臺并建立相應的商業(yè)模式，將電動汽車、儲能、大工業(yè)等負荷側(cè)資源納入電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度和實時閉環(huán)控制。這些負荷側(cè)資源作為獨立主體，可以參與調(diào)峰輔助服務市場獲取收益。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。該分部提出了火電機組深調(diào)技術指標體系，通過精準激勵和高標準指標設置，增強火電機組調(diào)節(jié)能力，適應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、線下技術服務活動，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，預計可提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力350萬千瓦，相當于增加800萬千瓦～1 000萬千瓦的風電機組建設空間，預計全年可增加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，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)和拓撲電網(wǎng)信息融合，打造華北電網(wǎng)調(diào)控運行全息管控平臺，為構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)貢獻力量。