近日，由國家科技部立項，國網寧夏電力公司牽頭、多所院校及企業(yè)共同參與的科研項目《以多環(huán)節(jié)綜合互動為特征的智能電網綜合示范工程》順利通過驗收。該項目依托能源互聯網在寧夏的建設，實現電網多環(huán)節(jié)互動，為解決新能源有效消納提供了全新的方法，具有極其重大的指導意義。
革故鼎新破解新能源消納難題
近幾年，風電、光伏等新能源產業(yè)發(fā)展迅猛，尤其在華北、西北和東北等風光資源富集地區(qū)。數據顯示，截至4月底，寧夏新能源裝機達到1178.5萬千瓦，同比增長68.96%，占全網總裝機容量的39.69%，總量居全國第4位。其中，風電裝機832萬，同比增長69.09%，占到全網總裝機28.03%。按照自治區(qū)能源電力發(fā)展規(guī)劃，到2020年自治區(qū)新能源裝機將達到2100萬千瓦，其中風電達到1100萬千瓦、光伏達到1000萬千瓦。
“寧夏電網新能源裝機呈爆發(fā)式增長，新能源裝機容量處于超常規(guī)增長，要實現大規(guī)模、高比例并網，電網將面臨安全運行和調峰消納兩大難題?！眹W寧夏電力相關負責人說。為最大可能地消納新能源，近幾年來，國網寧夏電力通過750千伏堅強主環(huán)網、開發(fā)新能源功率預測系統、新能源功率控制系統等舉措，在安全運行方面逐步解決了新能源并網及消納帶來的壓力，但在調峰消納方面，技術領域依然存在挑戰(zhàn)。
作為解決調峰問題和實現新能源最大消納的全新思路，國網寧夏電力依靠寧夏作為全球能源互聯網戰(zhàn)略的重要支點，大力推進建設及運行多條特高壓電力外送通道。同時，該公司也是智能電網綜合集成示范基地，具有新能源裝機比例高、網架結構緊湊規(guī)模適中等特點，具備發(fā)輸配用儲微全面互動的優(yōu)勢。為此，該公司展開以激發(fā)各種用戶潛力為手段的多環(huán)節(jié)互動措施的課題研究。
電網多環(huán)節(jié)互動，是指充分調動發(fā)電、輸電、配電、用電、儲能、微電網之間的全環(huán)節(jié)雙向互動，包括：常規(guī)能源與集中式新能源的互動，集中式新能源與用戶的互動，配電網與輸電網的互動，及配電網運行與分布式電源和負荷的互動。以多環(huán)節(jié)綜合互動為特征的智能電網綜合示范工程，即通過多環(huán)節(jié)綜合互動手段調動多種調峰資源，促進新能源消納的研究課題。課題以發(fā)、輸、配、用電等各環(huán)節(jié)全面互動為主體，圍繞電網全面互動的運行模式、關鍵技術、關鍵系統研發(fā)、集成及示范工程建設等4個方面展開。為此，國網寧夏電力著手建設輸電網調度、配電網調度、電力負荷調度平臺，同時建設完成了以區(qū)調度中心、銀川配電網調度、銀川大用戶調度為一體的寧夏自治區(qū)智能電網綜合集成示范工程。
互動電網建設以“全面互動化”為總體目標，利用不同層次的互動機制，充分協調電網不同運行環(huán)節(jié)參與電網調度運行的意愿，實現全網資源分配的最優(yōu)化和全網效益的最大化?？紤]寧夏地區(qū)電網工業(yè)大負荷為主的實際情況，以新能源消納最大為目標，設計常規(guī)電源—大規(guī)模新能源，區(qū)域電網與區(qū)域電網，電網與用戶，用戶與分布式電源之間的互動控制策略，將區(qū)域電網的多環(huán)節(jié)互動運行分為發(fā)輸環(huán)節(jié)與配用電環(huán)節(jié)兩個部分。在電網互動運行模式和關鍵技術方面，國網寧夏電力提出了兩類互動機制：基于激勵的互動機制，提出了以用戶用電模式調整為核心的互動機制；基于電價的互動機制，提出了基于有效容量成本的電價和動態(tài)峰谷電價機制。同時將兩類互動機制在年度、月度、日前和實時4個不同時間尺度下進行互動，提出互動能力與效果評估方法，從電源、電網和負荷的角度，全方位量化了多環(huán)節(jié)電網互動效果。
先行先試新成果助推智慧能源發(fā)展
基于成熟理論研究，國網寧夏電力牽頭開展了關鍵系統研發(fā)，設計出由發(fā)輸調度互動系統、互動用戶調度系統、互動能力及效果評估系統、互動數據接口系統組成的互動運行管理平臺。該平臺與輸電網調度、配電網調度、電力負荷調度平臺互聯互通，全面實現了發(fā)輸配用一體化的綜合調度，并加快了示范工程的建設。
4月28日，國網寧夏電力調控中心當值調度員蘇波通過新能源功率預測系統及系統負荷預測信息，預估當天12時~14時間火電達到出力下限時，仍有182.7兆瓦時的新能源無法消納。此時，發(fā)輸調度互動系統啟動多環(huán)節(jié)互動計劃編制，并向3家直供大用戶下發(fā)互動需求信息。
3家直供大用戶根據收到的互動需求信息及自身用電實際，向發(fā)輸調度互動系統反饋可接受的3種用電模式及對應的用電調整成本。發(fā)輸調度互動系統收集到大用戶互動意愿信息后，開始編制日前互動預調度計劃并開展安全校核，同時配電網層面互動啟動，并向互動用戶調度系統下發(fā)互動需求信息。隨后，互動用戶調度系統根據上次互動信息，向發(fā)輸調度互動系統申報了兩種互動意愿，同時向5家配電網用戶下發(fā)了申報指導信息。
最終，經過發(fā)輸調度互動系統及互動用戶調度系統的反饋與協調，兩家直供大用戶及各配電網用戶，按照日前互動調度計劃進行了互動。互動能力及效果評估系統根據實際互動效果，計算得出發(fā)輸環(huán)節(jié)棄風光率、單位電量發(fā)電成本、線路負載率和峰谷差，配用環(huán)節(jié)舒適度、信用度、負荷率、和效益系數等指標。經測算，當天產生直接經濟效益31.7萬元。
“若在寧夏全區(qū)推廣，從2015年3月24日系統閉環(huán)運行至2017年年底，預計將累計節(jié)約發(fā)電成本4362萬元，節(jié)約啟停成本1.5億元，產生經濟效益7.31億元，累計創(chuàng)造的直接經濟效益將達到9.29億元?！闭n題組成員、國網寧夏電力調控中心總工程師項麗非?？春眠@一研究成果推廣應用所產生的經濟效益。
通過實踐，以多環(huán)節(jié)綜合互動為特征的智能電網綜合示范工程不僅建立了互動電網運行的新模式，而且首次在國內以最小的成本實現常規(guī)電源、集中式新能源與分布式發(fā)電的互動，實現配電網運行與分布式電源和負荷的互動，實現配電網與輸電網的互動。
