中國儲能網(wǎng)訊：我國西北地區(qū)聚集了優(yōu)質(zhì)的風能和太陽能資源。2012年以來，西北電網(wǎng)新能源發(fā)電裝機規(guī)模增長超10倍，裝機規(guī)模達1.7億千瓦，相當于建成7座三峽電站，成為首個以新能源電源為第一大裝機電源的區(qū)域電網(wǎng)。
近年來，國家電網(wǎng)有限公司西北分部創(chuàng)新開展新能源電量消納實踐，聚焦機理認知、安全管控、預測預警、靈活調(diào)節(jié)、市場建設等方面工作，多措并舉實現(xiàn)新能源消納關鍵指標連續(xù)六年提升，為新能源發(fā)電高占比地區(qū)的電量高效消納提供了經(jīng)驗。
完善消納措施頂層設計
適應新能源高占比態(tài)勢
4月1日，一場大風帶來西北電網(wǎng)風電大發(fā)?！艾F(xiàn)在是10時，橋東風電場風速達到每秒18米，134臺風機全部滿功率運行，今年才剛進入大風期我們就迎來了‘開門紅’。”甘肅龍源風力發(fā)電有限公司副總經(jīng)理張海濤介紹。
青海恰龍光伏電站值班長楊迪說：“4月1日那天光照充足，供電公司專門推遲了我廠送出線路的年度檢修，我廠光伏發(fā)電最大出力達70萬千瓦，基本是滿發(fā)狀態(tài)?！?
“這次天氣過程風力強勁，覆蓋西北五省份，大風過程與午間光伏大發(fā)疊加，使得西北電網(wǎng)新能源發(fā)電出力達到近8000萬千瓦，占用電負荷的四分之三?！蔽鞅彪娏φ{(diào)度控制中心調(diào)度運行處處長王智偉介紹。
隨著能源清潔低碳轉(zhuǎn)型的推進，西北電網(wǎng)新能源發(fā)電高占比運行日漸成為常態(tài)。只有掌握新能源電量消納的底層邏輯，才能抓住新能源高效利用的“牛鼻子”。近年來，國網(wǎng)西北分部系統(tǒng)性開展了新能源消納機理研究，利用數(shù)學方法實現(xiàn)了對“消納”和“平衡”兩個相互交織的復雜問題的解耦分析，促進了新能源電量消納理論的完善發(fā)展。
“我們開發(fā)了新能源電量消納分析工具，可以滾動計算不同地區(qū)新能源發(fā)電裝機承載力并形成發(fā)展地圖，為電網(wǎng)規(guī)劃提供參考和建議。根據(jù)評估結果，我們已針對30余個新能源電量送出重點地區(qū)制訂了電網(wǎng)補強方案，進一步提升了新能源電量消納能力?！蔽鞅彪娏φ{(diào)度控制中心主任馬曉偉介紹。
對機理的認知有助于進一步加強對消納措施的頂層設計。國網(wǎng)西北分部連續(xù)多年發(fā)布促進西北新能源高效利用重點措施，靶向提升新能源電量消納能力。從2016年到2022年，西北電網(wǎng)新能源發(fā)電量增長3倍，利用率提升到95.52%，發(fā)電量占比從10%提升至近24%，超過歐盟水平，達到國際領先水平。
強化風險管控精益功率預測
保障電網(wǎng)安全可靠運行
電網(wǎng)安全運行是新能源電量高效消納的重要保障。國際能源署研究表明：隨著新能源開發(fā)規(guī)模的擴大，影響消納水平的主要因素將由政策機制激勵下的系統(tǒng)靈活性向系統(tǒng)安全穩(wěn)定性變化。
為了更好地監(jiān)測、評估高比例新能源電網(wǎng)的安全運行邊界，國網(wǎng)西北分部構建了大電網(wǎng)本質(zhì)安全特征量化評估平臺，接入全網(wǎng)7500臺常規(guī)發(fā)電機組及7萬余臺新能源發(fā)電機組，實時監(jiān)測系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量等特征指標?！澳瓿跻詠?，西北電網(wǎng)新能源最大發(fā)電占比超過55%，對應的系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量為8900噸·平方米，距最低限值仍有合理裕度。我們在保證新能源高效利用的同時，也做到了對頻率風險防控底線心中有數(shù)?！蔽鞅彪娏φ{(diào)度控制中心副主任任景說。
在加強電網(wǎng)運行風險監(jiān)測的同時，國網(wǎng)西北分部通過提升新能源發(fā)電機組涉網(wǎng)性能，不斷增強機組的電網(wǎng)適應性和主動支撐能力?！笆陙恚覀兺苿咏ㄔO電網(wǎng)友好型新能源場站，完成了全球規(guī)模最大的風機耐高壓和新能源耐高頻改造，新能源快速頻率響應等實踐成果被納入國家標準和行業(yè)標準。”西北電力調(diào)度控制中心系統(tǒng)處副處長程林說。
對新能源發(fā)電功率的精準預測是新能源高效利用的前提。在國家電網(wǎng)有限公司國家電力調(diào)度控制中心的指導下，西北電網(wǎng)已形成“國調(diào)-網(wǎng)調(diào)-省調(diào)-場站”四級預測、層層校核的分時、分區(qū)預測體系，風電、光伏發(fā)電功率預測準確率連續(xù)多年位于公司系統(tǒng)前列。
“預測結果納入電網(wǎng)備用的比例關系到平衡和消納的綜合效益。納入比例越大，火電開機越少，讓渡的消納空間越多，但同時電能供應風險也會增加，納之有度尤為重要?！蔽靼步煌ù髮W電氣學院教授王建學說。
經(jīng)過持續(xù)的技術升級和創(chuàng)新實踐，國網(wǎng)西北分部研究提出“基于控制負荷損失風險的新能源預測納入備用”技術路線?！斑@種方法可以統(tǒng)籌負荷預測與新能源預測的容錯率，實現(xiàn)新能源預測動態(tài)納入備用，在不增大供電風險的前提下獲得最大收益。”國網(wǎng)西北分部副主任張振宇介紹。
“在4月1日新能源電力大發(fā)時段，我們通過新能源備用統(tǒng)籌，提前安排火電機組停機最大近2000萬千瓦，增加消納空間1000萬千瓦，同時推遲影響新能源電量消納的檢修工作，增加調(diào)度值班力量，加強應急響應?！蔽鞅彪娏φ{(diào)度控制中心調(diào)度計劃處副處長張小東介紹。
增強系統(tǒng)靈活運行能力
促進資源科學高效配置
增強系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力是促進新能源高效利用的重要手段之一。隨著新能源發(fā)電占比的不斷提高，電力系統(tǒng)不僅需要保障電力電量平衡，還需要具備充裕的靈活調(diào)節(jié)性，以應對新能源發(fā)電的強隨機性與波動性。
國網(wǎng)西北分部創(chuàng)建源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動智能調(diào)控平臺，已接入新能源汽車、充電樁、高載能等可調(diào)節(jié)負荷1300萬千瓦。西安廣林匯智能源科技有限公司是一家負荷聚合商，也是該平臺的受益者之一?！叭ツ晡覀儏⑴c電網(wǎng)調(diào)峰電量超2000萬千瓦時，獲得收益600萬元，未來還要加大參與力度?！痹撈髽I(yè)負責人耿慶說。
隨著新型儲能的快速發(fā)展，因地制宜實現(xiàn)分散接入儲能資源的集約化利用成為一個新課題。“國網(wǎng)西北分部制訂了儲能調(diào)用規(guī)則，幫助我們了解電網(wǎng)實際需求，精準參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)?！北本┚┠芮鍧嵞茉措娏煞萦邢薰疚鞅狈止究偨?jīng)理張紅義說。在4月1日新能源大發(fā)時段，西北電力調(diào)度控制中心組織調(diào)用全網(wǎng)新型儲能最大充電功率120萬千瓦，幫助國網(wǎng)青海電力調(diào)度控制中心緩解了午間光伏電量消納壓力。
黃河梯級水電是西北電網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)調(diào)峰電源。國網(wǎng)西北分部積極與黃河水利委員會溝通協(xié)作，建立了“水量能總控、電量可調(diào)節(jié)”的調(diào)度新模式，持續(xù)挖掘梯級水電靈活調(diào)節(jié)潛力?！霸?月1日新能源電力大發(fā)時段，西北電力調(diào)度控制中心安排龍頭水庫調(diào)減30%的出庫流量，相當于把1億千瓦時的新能源電量儲存在水庫中?！眹译娡都瘓F黃河上游水電開發(fā)有限責任公司生產(chǎn)運營中心主任金東兵說。
市場是新能源高效利用的“指揮棒”，這只“無形的手”能在更廣范圍聚集新能源電量消納的合力。西北電力調(diào)度控制中心在國調(diào)中心和北京電力交易中心的指導下，積極組織“中長期+現(xiàn)貨+應急調(diào)度”交易，建立“調(diào)峰+備用+頂峰”的電力輔助服務市場機制，為新能源電量更寬尺度、更大范圍消納提供了有利條件。
借助市場引導，國網(wǎng)西北分部配合西北地區(qū)各地政府推動實現(xiàn)60%公網(wǎng)統(tǒng)調(diào)火電機組的靈活性改造。“靈活性改造不僅提升了機組性能，還讓我們在市場中獲益?！贝筇茖氹u發(fā)電有限責任公司總工程師陳小強說，“今年，我廠火電單機最大調(diào)峰深度達到20%，通過調(diào)峰輔助服務市場已獲得補償1428萬元?！?
據(jù)統(tǒng)計，1～4月份，西北電網(wǎng)共組織輔助服務等各類電力市場交易2.9萬筆，多消納新能源電量70億千瓦時，相比2022年同期增加11億千瓦時，電力輔助服務市場機制的作用日益突出。
