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【工业高质量发展调研行】推动能源转型 建设美丽中国 ——走进国家电网新型电力系统建设一线

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  • 发布时间:2023-08-25 14:23
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中国工业报记者 曹雅丽 文/图

  初秋时节,万物竞秀。张北草原碧波万顷,塞罕坝林海苍翠连绵,锦绣中华,处处美景。

  8月18日至20日,以“推动能源转型 建设美丽中国”为主题的中央媒体走进新型电力系统一线活动成功举办。此次活动由中国行业报协会主办、英大传媒投资集团有限公司承办。记者们走进国家电网新型电力系统建设一线,深入了解国网冀北电力有限公司张家口可再生能源示范区能源大数据中心、国家风光储输示范工程、张北柔直工程、国网新源丰宁抽水蓄能电站、承德塞罕坝机械林场供电所等地国家电网建设新型电力系统的进展和成就,感受我国新能源的蓬勃发展。

  党的二十大报告提出,“积极稳妥推进碳达峰碳中和”“加快规划建设新型能源体系”。《2030年前碳达峰行动方案》提出,构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统,推动清洁电力资源大范围优化配置。在我国,能源活动碳排放占二氧化碳排放总量的88%左右,而电力行业碳排放又占能源行业碳排放的42%左右。因此,实现“双碳”目标,能源是主战场,电力是主力军,新型电力系统则是其中的关键载体。

  风光无限 创新不止

  天空湛蓝,阳光炫目,距离北京300公里左右的河北张家口,被誉为“风的故乡、光的海洋”,这里是国家规划的大型可再生能源基地。跟随工作人员的脚步,记者登上国家风光储输示范电站主楼楼顶,指尖轻点,镜头不断拉近、再拉近……舞者般的风力发电机转动时展现出优美的姿态,卫士般的光伏板整齐排列在阳光照耀下熠熠生辉。

国家风光储输示范工程

  位于张家口张北县的国家风光储输示范工程采用世界首创的“风光储输联合发电”技术路线,以“风光互补、储能调节、智能输电、平稳可控”为攻坚目标,建设风电496兆瓦、光伏100兆瓦、储能33兆瓦,接入张北1000千伏特高压变电站,通过张雄特高压送出。目前,风电、光伏已完成全部既定建设任务,剩余37兆瓦储能已经纳入国网公司2023年发展重点任务,正在积极推进。

  国网冀北张家口风光储输新能源有限公司党委党建部副主任梁立新介绍,国家风光储输示范工程是世界上规模最大、集风电、光伏发电、储能及智能输电工程四位一体的新能源示范工程,首个集中体现风光储输联合发电先进性和创新性的综合性示范工程。“风光储输‘四位一体’联合发电控制和调度模式使新能源发电出力10分钟平均波动率由30%降低至小于5%,同时研发国内首个多尺度、全天候、高精度风光联合功率预测系统,实现风光联合功率预测偏差小于10%。”梁立新向记者介绍。

  在示范工程电站控制中心,风光储输四位一体的操作系统直观地呈现在眼前。显示屏上,不同颜色的曲线清楚地显示着风、光、储、输的运行状态,工作人员只需要及时控制调整便可。“这里是整个风光储输联合发电系统的大脑,对整个风光储输系统进行统一协调,实现自动有功率调节和自动电压调节功能,自动进行发电计划编制、下达、执行,成为网源友好、协调发电的中枢。我们还会根据调度指令灵活调节,无论风力光照如何波动,从电站发出的电流,都会始终保持向电网平稳送电。”演示的工作人员告诉记者。

  基于风光储输示范基地资源,国网冀北电力围绕新型电力系统建设的基础前瞻性研究、技术验证、装备检测等方面,开展新型电力系统“中试基地”建设,利用公司现有母线、风机、光伏、储能、可控负载、同步电源初步建立真实的高比例孤网试验平台,可模拟不同新能源占比的真实电网环境。平台已具备黑启动、电网典型事故复现、新能源装备并网性能检测能力。

  此外,国家风光储输示范基地是全国首个实现“新能源+储能+调相机”模式的新能源场站。调相机具有电压响应特性好、过载能力强、具备惯量支撑等特点。“它是新能源电网的‘稳压器’,能够让电网抵御更多的电流波动,使电网电压更稳定。”梁立新说,2023年至今,张雄特高压、御道口工程送端德润风电场、腾源智途风电场、京能织女泉风电场、华润笔架山风电场4座场站7台总容量7万千乏分布式调相机陆续投产,提升张雄特高压新能源送出能力10万千瓦、御道口站新能源送出能力11万千瓦。

  据了解,位于河北省承德市围场县御道口牧场内的御道口500千伏变电站的投运大大提高了清洁能源的输送容量和供电可靠性,为华北地区绿色能源的快速发展发挥了重要作用。“截至目前,御道口区域汇集新能源场站 22 座,新能源总装机 3168 兆瓦,其中风电场 16 座,风电总装机2668 兆瓦;光伏电站6 座,光伏总装机 500 兆瓦。御道口区域新能源场站通过 500 千伏御道口站经 500 千伏金御双回线路并入冀北电网 500千伏主网架。”国网冀北超高压公司党委书记、副总经理王珣告诉记者。

   

御道口500千伏变电站

 

  数字化转型 展示新模式

  风光出张北,绿电送京畿。中都换流站位于张北县坝上草原,是张北柔直工程的两个重要送端换流站之一。张北柔直工程是助力北京冬奥场馆100%清洁能源供电的重要电力工程,在世界舞台上全面展示了中国“能源生产和消费革命”的新模式。

  张北柔直工程是世界首个四端环形柔性直流电网,具备12项“世界第一”,能够有效解决张北可再生能源送出与消纳问题,促进大型能源基地集约化开发和清洁能源高效利用,提升京津冀北地区清洁能源外送和接纳能力。该工程还取得了三大突破:首次突破柔性直流组网技术、首次将柔性直流的输电容量提升至常规直流水平、首次将柔性直流的可靠性提升至常规直流水平。

张北柔直工程中都换流站

  “柔直工程以系统性、创新性思维攻关实践,提出可再生能源远距离、大功率输送的根本性解决方案。该工程是抢占电网技术制高点的创新工程,每年可向北京输送140亿千瓦时的清洁电力,相当于北京年用电量的1/10,每年减排二氧化碳1280万吨,为服务国家大气污染防治行动计划、打好蓝天保卫战,实现冬奥场馆100%清洁能源供电提供有力支撑。”国网冀北超高压公司直流检修二班中级工李涛告诉记者。

  数字孪生技术可以提升变电站的智能化水平和运行效率,使电网更加安全、可靠、高效。据介绍,中都换流站利用数字孪生技术实现了柔性直流换流站设备数字化建模技术,智能规划及优化设计、多维时空数据柔直设备数字模型融合分析以及基于可视化数字孪生柔直电站设备综合状态评估与主动预警技术。项目的成功落地后,可使两会保电期间巡检工作中高重复低技术含量的工作比重降低50%,运维成本大大降低。柔直关键设备智能风险预警技术的应用,可将各类潜伏性故障扼杀在摇篮中,有效避免换流阀、直流断路器等核心设备的非计划性停电,降低约70%设备故障率。

  作为数字换流站技术的重要补充,目前,国网冀北电力不断推动阀厅无人巡检技术落地,进一步优化现场设备运行数据分析与智能技术手段的结合,扎实推动换流站数字化转型。

  实时监控,打造全时段“太空”防护模式。通过图像在线监测、卫星监测等全景感知技术手段,实现了输电通道的全覆盖。自主作业,推行全视角“天网”立体巡检。采取人工示教、激光点云变航线双技术路线同时推进的方式,进行自主巡检拍照。

  “2022年完成无人机巡视11208基,发现缺陷1212处,微应用上传巡检照片164842张,国网缺陷识别系统上传可见光及红外照片22028张,提供国网影像库照片5580张,将巡检效率进一步提高。”相关负责人表示。

  自主设计 创造工程奇迹

  从张北一路往东200多千米,来到了河北丰宁满族自治县滦河上游,记者们驱车沿着曲折的盘山公路蜿蜒而上,半山腰和山顶两个犹如翡翠般碧绿的巨大的水库吸引了大家的注意,水库碧波荡漾,远处山峰层峦叠嶂,与蓝天白云交相呼应。这里是我国自主设计建设、世界装机容量最大的抽水蓄能电站,也是接入张北柔直电网的“超级充电宝”——国网新源河北丰宁抽水蓄能电站。

国网新源河北丰宁抽水蓄能电站

  丰宁抽水蓄能电站运行部负责人赵日升告诉记者,当电网的电富余时,电力驱动抽蓄机组反转进行抽水,在电网用电高峰时,高处的水流下推动抽蓄机组正转进行发电,每台机组兼具抽水和发电功能。机组可在3分半内由停机转变为满负荷发电。

  进入到地下厂房中,可以看到地面上排列着12个圆形的白色罩子,外形似平顶的蒙古包。赵日升介绍,“这些就是机组机罩,眼前看到的并不是它的全貌,整个机组设备还要向下延伸,地下还有三层。”目前,10台机组已经投入运营,电站接入张北柔直电网,供电京津冀地区,蓄能发电接受华北电网的调度。

  “在丰宁抽水蓄能电站,所有的定速机组全部实现国产化,只有两台变速机组是进口的,这在国内也是首次应用。”赵日升介绍,随着国家政策的调整,越来越多的企业加入到抽蓄行业中来,目前,全国抽水蓄能电站正在多点开花,放眼世界,我国的单个抽水蓄能电站装机容量以及全国装机总量均位居首位。

  “丰宁电站建成后节能减排效益显著,每年可节约标准煤48.08万吨,减少二氧化碳排放120万吨,是助力蓝天碧水净土保卫战的新实践。”赵日升说。

  当前我国正处于能源绿色低碳转型发展的关键时期,风电、光伏发电等新能源大规模高比例发展,对调节电源的需求更加迫切,构建新型电力系统对抽水蓄能发展提出更高要求。据了解,国家电网公司加快抽水蓄能电站建设,力争2025年、2030年公司经营区抽水蓄能装机分别达到5000万千瓦、1亿千瓦。

 

 

编辑:李芊诺

责编:汪黄任

审核:王棕宝

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