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【特别策划·实践】西北:促消纳 稳外送

发布时间:2023-07-21
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  金吉良 赵鑫 张小奇

  我国西北地区聚集了优质的风能和太阳能资源。2012年以来,西北电网新能源发电装机增长超10倍,装机规模达1.7亿千瓦,相当于建成7座三峡电站,成为首个以新能源为第一大装机电源的区域电网。

  随着风能、太阳能等新能源快速发展,今年迎峰度夏,西北电网运行呈现用电负荷增长快、常规电源增幅小、风光出力波动大、一次能源供应不确定等特点,电力保供工作要求高、责任大、任务重。国家电网有限公司西北分部深入贯彻公司党组决策部署,发挥大电网余缺互济优势,提升新能源保供支撑能力,统筹电力保供与新能源并网消纳,做好迎峰度夏电力保供各项工作。

  “多年来,我们在电网安全运行、电力可靠供应、新能源高水平消纳等领域开展了一系列创新实践,取得了较好的效果,为迎峰度夏打下了良好的基础。”西北电力调度控制中心主任马晓伟介绍,“为确保西北电网安全度夏,我们以提升供电能力为目标,编制电力保供工作方案,开展电力平衡分析,提升新能源预测能力,促进省间余缺互济,全力保障西北电网区内可靠供电及跨区安全送电。”

  加强顶层设计

   助力迎峰度夏电力保供

  6月15日,西北地区出现大风天气。此次天气过程风力强劲,覆盖西北五省区,大风过程与午间光伏大发叠加,使得西北电网新能源发电出力达到近8000万千瓦,占用电负荷的四分之三。“在迎峰度夏大负荷、大外送的背景下,我们在充分发挥新能源保供支撑作用的同时,还促进了新能源的高效消纳利用。”西北电力调度控制中心调度运行处处长王智伟介绍。

  近年来,国网西北分部系统性开展了新能源发电特性及消纳机理研究,利用数学方法实现了对“平衡”和“消纳”两个相互交织的复杂问题的解耦分析,促进了新能源消纳理论的完善发展。

  “我们开发了新能源测算分析工具,可以滚动计算不同地区新能源发电装机承载力并形成发展地图,为电网规划提供参考和建议。根据评估结果,我们已针对30多个新能源电量送出重点地区制订了电网补强方案,进一步提升了新能源消纳能力。”西北电力调度控制中心党总支书记柯贤波介绍。

  对机理的认知有助于进一步加强对消纳措施的顶层设计。国网西北分部连续多年发布促进西北新能源高效利用重点措施,靶向提升新能源电量消纳能力。从2016年到2022年,西北电网新能源发电量增长3倍,利用率提升到95.52%,发电量占比从10%提升至近24%,超过欧盟水平,达到国际领先水平。

  强化风险管控

   保障电网安全可靠运行 

  “在6月14日新能源电力大发时段,我们通过新能源备用统筹,提前安排火电机组停机最大近2000万千瓦,增加消纳空间1000万千瓦,同时推迟影响新能源消纳的检修工作,增加调度值班力量,加强应急响应,确保供电及消纳安全。”西北电力调度控制中心调度计划处副处长张小东介绍。

  电网安全运行是新能源高效消纳的重要保障。为了更好地监测、评估高比例新能源电网的安全运行边界,国网西北分部构建了大电网本质安全特征量化评估平台,接入全网7500台常规发电机组及7万余台新能源发电机组,实时监测系统转动惯量等特征指标。在加强电网运行风险监测的同时,国网西北分部通过提升新能源发电机组涉网性能,不断增强机组的电网适应性和主动支撑能力。

  对新能源发电功率的精准预测是新能源高效利用的前提。在国家电力调度控制中心的指导下,西北电网已形成“国调—网调—省调—场站”四级预测,层层校核的分时、分区预测体系,风电、光伏发电功率预测准确率连续多年位于公司系统前列。在迎峰度夏等重点时段,为更准确体现天气事件的发生强度和发生范围,国网西北分部开展新能源功率预测预警,为夏季雷雨、冰雹等极端天气下的新能源保供电提供坚强数据支撑。

  预测结果纳入电网备用的比例关系到平衡和消纳的综合效益。经过持续的技术升级和创新实践,国网西北分部研究提出“基于控制负荷损失风险的新能源预测纳入备用”技术路线。“这种方法可以统筹负荷预测与新能源预测的容错率,实现新能源预测动态纳入备用,在不增大供电风险的前提下获得最大收益。”国网西北分部副主任张振宇介绍。

  增强系统灵活调节能力

   促进资源科学高效配置

  增强系统灵活调节能力是促进新能源高效利用的重要手段之一。国网西北分部创建源网荷储协同互动智能调控平台,已接入新能源汽车、充电桩、高载能等可调节负荷1300万千瓦。西安广林汇智能源科技有限公司是一家负荷聚合商,也是该平台的受益者之一。“去年我们参与电网调峰电量超2000万千瓦时,获得收益600万元,未来还要加大参与力度。”该企业负责人耿庆说。

  今年度夏期间,国网西北分部加强午间直流外送电力现货交易组织,调增龙羊峡出库流量,发挥黄河梯级水库的蓄能作用,优化新能源项目投产并网时序,按照“保量稳率”原则,全力拓展新能源消纳空间,坚决打赢迎峰度夏电力保供攻坚战。

  黄河梯级水电是西北电网的优质调峰电源。国网西北分部积极与黄河水利委员会沟通协作,建立了“水量能总控、电量可调节”的调度新模式,持续挖掘梯级水电灵活调节潜力。通过开展“水新互动、水荷联动”等灵活调度机制,保供电、促消纳,保障了西北电网长周期安全运行和电力可靠供应。

  迎峰度夏期间,国网西北分部按照一省一策、一厂一策、网源协调、专业协同的原则,压实电力保供责任,服从服务于电力保供大局,加强中长期电力交易组织,发挥“中长期+现货+辅助服务+应急调度”市场作用,建立完善配套电源富余能力支援机制,以市场化手段支撑电力保供。

  在常规电源方面,借助市场引导,国网西北分部配合西北地区各地政府推动实现60%公网统调火电机组的灵活性改造。据统计,1~5月份,西北电网共组织辅助服务等各类电力市场交易3.5万笔,多消纳新能源电量92亿千瓦时,相比2022年同期增加47亿千瓦时,电力辅助服务市场机制的作用日益突出。