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国网冀北电力服务新能源发展

时间:[2018-06-14 ] 信息来源:国家电网有限公司
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做清洁发展的行动派

  6月初的张北草原,冰雪初融。伴着晨昏的寒冷和午后的烈日,国网冀北电力有限公司虚拟同步机项目团队成员满怀激情穿梭于起伏的山梁与光伏廊道之间。他们检测着每一个数据,不放过每一个细节,全力以赴确保世界首个具备虚拟同步机功能的新能源电站试运行的稳定性,让张北坝上的新能源平稳流向四面八方。在清洁发展的行动中,国网冀北电力迈出的脚步愈发坚定。

  自独立运作以来,国网冀北电力认真履行“一保两服务”职责使命,为冀北地区经济社会发展提供了优质的电力供应,高质量服务国家新能源发展,以绿色的方式满足区域用电需求,绘就了一条释放潜力的发展轨迹,踏出了追求卓越的铿锵足音。

  深挖电网消纳潜力

  5月22日11时25分,冀北电网新能源出力达886.9万千瓦,创历史新高,新能源出力水平在“三北”地区新能源集中接入的各省级单位中处于领先地位。

  据国网冀北电力调控中心主任施贵荣介绍,截至2017年年底,冀北电网新能源装机容量1489.5万千瓦,风电年平均利用小时数达到2265小时,光伏年平均利用小时数达1448小时,分别高于国家电网平均水平345小时、305小时;全年累计限电量21.67亿千瓦时,较上年减少0.36亿千瓦时,全网弃电率为7.0%,较去年减小2.1个百分点,实现“双降”目标。

  “2017年,河北建投集团所属冀北区域风电场、光伏电场上网总电量41.16亿千瓦时,等效利用小时数2485.55小时,较全国风电平均水平高537.55小时。这得益于国网冀北电力的精心调整、精益调度。”5月24日,在国网冀北电力组织召开的新能源消纳媒体座谈会上,河北建投新能源有限公司副总经理沙济通介绍了国网冀北电力在提升新能源消纳水平上的突出成效。

  为进一步拓展新能源消纳空间,国网冀北电力创新开展单机信息接入,实时监视冀北全网及各新能源场站的理论出力、可用出力和弃风、弃光情况,实现弃电原因的精细化分析,针对性挖掘新能源消纳潜力,最大化利用电网接纳空间。截至2017年年底,冀北电网已有7355台风电机组、13206台光伏逆变器、75座测风塔、98座气象站信息完成接入,成为全国首家接入全部单机信息的省级公司。

  “开展功率预测也是提升新能源消纳水平的有力举措。”施贵荣说,科学的功率预测可为京津唐电网电力平衡安排提供正确指导,有效保障新能源消纳空间。从2015年起,该公司连续三年对功率预测准确率低于75%的风电场开展功率预测帮扶,并将新能源场站预测时间由未来24小时延长为72小时,优化发电计划制订安排,确保新能源优先消纳。“此外,我们还积极推进新能源有功控制系统建设,最大限度利用通道输电能力。”施贵荣说。

  据了解,2017年,国网冀北电力建成冀北全网风功率预测系统及自动电压控制(AVC)、自动发电控制(AGC)控制系统,实现区域内有功输出能力高精度、高分辨率、短中期时间尺度的监控,为调峰限电提供基础。同时,基于预测水平的提高,实现新能源精益调度、最优调度,保证新能源输送通道的利用最大化,切实提高了新能源消纳水平。

  沙济通说,在国网冀北电力的监管和支持下,河北建投集团积极推进各项技术改造工作,风功率预测系统、单机信息系统、AVC、AGC系统均已投入运行,2017年该公司冀北区域风电场发电水平较2016年实现大幅提升。

  增强并网服务效力

  “之前一直担心新建的发电项目不能及时并网,现在,我们十分清楚新建项目并网的时间,国网冀北电力帮我们系统梳理了并网业务办理进度,解答了我们在并网办理过程中的疑惑。”2月28日,在冀北电网新能源并网管理工作会现场,谈及国网冀北电力服务新能源项目并网的做法,国家电投河北电力有限公司张家口分公司副总经理张戈竖起了大拇指。

 为确保新能源并网工作有序推进,国网冀北电力定期组织相关专业部门、单位和新能源发电企业召开新能源并网管理工作会,共同分析商讨新能源并网方面的重点、难点问题,提出解决方案,消除新能源发电企业的困惑和疑虑。同时,国网冀北电力还积极指导新能源发电企业安全有序并网,为其提供技术和服务指南。

  2017年,国网冀北电力编制并发布《新能源并网服务手册》。作为全国首个涵盖新能源并网全过程的服务手册,它规范了新能源项目从规划到并网调试的14个环节,实现了业务部门间横向协同、纵向贯通的高效衔接,项目并网手续办理时间减少27个工作日。

  “以前办理并网手续时,总是担心自己项目的进度比别人落后。现在一册在手,所有并网办理的相关手续就都清楚了,真真切切做到了按规定办事,我们觉得既方便又贴心。”在发布会现场,一些新能源企业的代表难掩内心的喜悦。为提高服务效率,《新能源并网服务手册》还提供了国网冀北电力相关部门及单位的联系方式,方便新能源企业针对并网流程中各类问题及时联系咨询。

  “目前,怀安县北庄堡0.8万千瓦光伏电站已完成400余万千瓦时上网电量,为我们落实好精准扶贫任务、保障扶贫资金按时落实提供了有力保障,感谢国网冀北电力的帮助和支持。”5月24日,中国水电工程顾问集团有限公司华北分公司党支部书记王磊向国网冀北电力对其光伏扶贫项目提供的优质并网服务表示感谢。这也是国网冀北电力履行央企责任、高效服务光伏扶贫项目并网的缩影。

  据了解,国网冀北电力在国家电网公司系统首个设置扶贫项目并网服务“绿色通道”,优先接纳扶贫项目并网。2017年,该公司组织召开5次月度协调会、15次周推进会,逐个梳理扶贫并网项目,密切跟踪项目进度,缩短手续办理周期,具备并网条件的10个集中式扶贫项目均在第一时间并网运行。

  国网冀北电力调控中心新能源处的王靖然介绍,今年,国网冀北电力深入贯彻党中央脱贫攻坚决策部署,深化扶贫项目并网“绿色通道”建设,健全扶贫项目非全容量并网机制,推进扶贫项目尽早并网发电,发挥扶贫效益。

  提升安全运行能力

  5月21日,在中国电机工程学会组织的科技成果鉴定会上,由国网冀北电力牵头完成的科技成果《大型风电基地—串补输电系统次同步谐振分析和治理技术及工程应用》被鉴定为国际先进水平,其中在多风电场—串补输电系统次同步谐振的量化分析与阻尼控制技术研究方面达到国际领先水平。这是国网冀北电力强化科技攻关、着力解决新能源并网难题的又一重大成果。

  冀北电科院设备状态评价中心的李蕴红说,2012~2013年,张家口沽源地区大规模风电机组并网产生的次同步谐振,多次引发变电站主变谐振和风机脱网,严重威胁电网安全。为确保电网安全运行,国网冀北电力着力开展风电机组次同步谐振治理的研究和应用工作,联合高校、科研院所组成项目攻关团队,在谐振现象及机理研究、发电单元侧和电网侧谐振抑制技术等方面开展了深入研究,取得一系列具有自主知识产权的核心成果,形成了全面、系统的风电次同步谐振分析及治理技术体系。

  据了解,国网冀北电力已将项目成果全面应用于沽源风电次同步谐振问题的分析和治理,完成了典型风电场风机的试点改造,并成功研制了首台网侧次同步阻尼控制器,实现了对沽源200万千瓦风电谐振问题的集中治理,为大规模风电的可靠并网和安全高效消纳提供了技术保障。

  不仅如此,国网冀北电力还建立大规模新能源汇集系统无功电压前期规划设计、并网性能检测、运行实时监控三大环节的全过程管控技术体系,完成新能源汇集系统无功配置、动态无功补偿装置综合测试、无功电压精益化监控评价等一整套技术研发及实地应用,实现了新能源汇集系统无功调节能力与电压安全裕度的实时监测、安全预警、评价考核与事故分析,有效抑制系统电压波动与风机脱网,全面保障冀北电网大规模新能源汇集系统的安全可靠运行。

  “国网冀北电力协助我们的新能源场站完成了涉网缺陷及隐患的排查,为堵塞涉网安全漏洞提出可行的指导意见,有效提升了设备安全水平。”华源电力有限公司执行总裁王长洲说。

  2017年4月至5月,国网冀北电力对冀北电网全部141座集中式新能源场站和两座集控中心开展涉网安全专项检查,既看关键部位,又查边角细节。针对发现的问题,国网冀北电力按照“一患一档”原则建立问题档案,并督促新能源场站立即整改,坚决杜绝“带病”运行现象发生,为全面提升冀北地区新能源场站安全运行水平打下了坚实基础。

实现大规模清洁能源并网输送

  国网冀北电力累计投入68亿元,建成张家口6个500千伏可再生能源汇集站、8个220千伏汇集站、45项110千伏及以上可再生能源接网工程。

  6月11日17时15分,冀北电网新能源出力达4600兆瓦,这一数据,在国网冀北电力有限公司电力调控中心的显示大屏上滚动着。“这说明,冀北电网新能源出力水平在‘三北’地区新能源集中接入的各省级单位中处于领先地位。”该公司电力调控中心主任施贵荣一脸自豪地说。

  为服务新能源发展,国网冀北电力加快电网建设,积极应对冀北地区新能源快速发展与消纳能力不足的矛盾,以清洁、绿色的方式满足区域内用电需求。

  建设通道 促进清洁电力外送

  初夏时节,坝上草原“风光”无限。在位于河北省张家口张北坝上的千万千瓦级大型风电基地,一排排高大的风机傲然挺立,修长的手臂拥抱着草原的风,孜孜不倦地转动着。在这里,“风光美景”被转换成推动发展的“能源食粮”,通过一条条铁塔银线源源不断地输送出去,惠及远方。

  张家口地区新能源资源丰富,已开发和规划开发的新能源装机规模巨大,据测算,到2020年张家口新能源装机将达到2000万千瓦。资源与需求之间的“逆向分布”是我国新能源开发与利用所面临的最大问题,同时也决定了我国能源发展的走向与对策。近年来,国网冀北电力不断加快清洁能源外送通道建设,加强电源汇集改造,打造新能源大范围优化配置的坚强平台,满足新能源集中大规模开发利用的实际需求。

  “通道建设是新能源消纳的刚性需求。”国网冀北电力发展策划部专责寇凌岳说,“从长远来看,随着风电的突飞猛进以及光伏发电的快速赶超,未来清洁能源在更大范围内的统一平衡和组织消纳,只能依靠电网建设的不断延伸来解决。”

  近年来,国网冀北电力已基本满足张承地区可再生能源并网需求,“十三五”后三年,该公司计划投资220亿元,建设特高压和柔直示范工程以及11项500千伏交流工程,进一步加强可再生能源汇集网络,解决大规模可再生能源并网消纳问题。

  柔性直流 灵活消纳清洁能源

  在可再生能源柔性直流电网试验示范工程的张北换流站施工现场,打桩机有节奏地工作着,施工人员、监理人员在毫无遮挡的烈日下忙碌着,从安全帽里渗出的汗水不断地滴落到工作服上,湿了又很快被风吹干。工作人员笑称,草原上的太阳比赤道上的还要厉害,用不了几天,人就会变个模样。

  “我国清洁能源开发重点集中在西部、北部地区,多处于电网末端,甚至电网空白区域。”国网冀北电力发展策划部主任梁吉对张北柔直工程进行了详细的阐述,“目前,国际上围绕可再生能源汇集、消纳开展了大量研究,其中柔性直流输电是被重点关注的技术领域。柔性直流送、受端均可与弱电网或无源电网联系,可对有功功率和无功功率进行独立快速控制,实现输电功率动态连续调节,运行方式灵活,可以大规模汇集和送出新能源。”

  据了解,张北柔直示范工程作为世界上首个应用柔性直流技术进行陆地可再生能源大规模并网的示范工程,由4座柔性直流换流站和4条直流架空线路组成,构建起输送大规模风电、光伏、抽蓄等多种能源的四端环形柔性直流电网。

  示范工程投运后,可实现在送端弱交流系统条件下大规模清洁能源外送的模式,对探索我国西部、北部地区新能源开发和利用模式具有重要示范意义。未来,在我国采用柔性直流输电技术实现大规模清洁能源并网发电和输送将具有广阔的前景。

  精细建模 提升电网输送能力

  “如果把外送通道比喻成高速公路,那么新能源就是排队等待通行的车队,而调度就是交警。我们会合理安排车辆通行的顺序,最大程度地提升公路的利用率。”冀北电力调控中心新能源处调度员王靖然作了一个通俗的比喻。他介绍,国网冀北电力持续优化风光联合控制策略,研发新能源有功控制系统,实现对所有新能源场站有功出力的实时控制,风电大发时段外送断面利用率达到96%以上,截至2017年年底,系统累计增发新能源电量24.47亿千瓦时。

  除此以外,国网冀北电力针对电网外送能力不足影响新能源消纳的情况,通过逐型号开展风机、光伏精细化建模,深挖设备潜力,精准仿真分析提升新能源汇集系统稳定特性与送出能力;研究风、光、火多源互补稳定运行特性,精益化调整电网运行极限与新能源控制模式;研究大规模新能源集中馈入弱送端电网电压运行机理,优化无功控制提升电压稳定极限;提升新能源送出500千伏变压器过载能力,有效提升张家口沽源、张南地区的运行极限,新能源外送断面输送能力提升80多万千瓦,为实现弃电量、弃电率“双降”目标打下坚实基础。(国网冀北电力有限公司、国家电网报)

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