為新型電力系統(tǒng)插上翅膀“人工智能+電網(wǎng)”有多強?
深度閱讀2024-04-17
風(fēng)、光等新能源發(fā)電易受自然環(huán)境影響產(chǎn)生波動，要想維持電網(wǎng)的安全穩(wěn)定并提高清潔能源的利用率，需要加快技術(shù)創(chuàng)新。湖北廣水探索建立新能源新型電力系統(tǒng)，通過對發(fā)電到用電的一體化管理，讓20多萬居民用上了持續(xù)穩(wěn)定的綠電，有效促進(jìn)當(dāng)?shù)啬茉唇Y(jié)構(gòu)優(yōu)化和新能源消納。
迎著春日的晨光，走進(jìn)湖北隨州廣水市十里街道寶林寺村，滿是光伏板的向陽山坡，像一面巨大的鏡子，在陽光下熠熠生輝。
“這里十幾個山頭的光伏板，光照好的時候，每天可發(fā)電近20萬千瓦時。”廣水市寶林風(fēng)光一體發(fā)電站工作人員騰洪波說，它們與20公里外的風(fēng)力發(fā)電機產(chǎn)生的綠電，將傳輸?shù)綄毩诛L(fēng)光一體發(fā)電站，再送入主電網(wǎng)。
寶林風(fēng)光一體發(fā)電站位于廣水市100%新能源新型電力系統(tǒng)科技示范工程示范區(qū)域(以下簡稱“示范區(qū)”)，是當(dāng)?shù)匦滦碗娏ο到y(tǒng)的重要組成部分。
“新型電力系統(tǒng)工程以新能源供電為主體，每天可穩(wěn)定為20多萬人提供綠電，覆蓋廣水市主要商業(yè)、工業(yè)用戶和居民。”國網(wǎng)隨州供電公司總工程師孫朝霞介紹。
新能源產(chǎn)業(yè)興起，帶來新考驗
行駛在高速公路上，只見遠(yuǎn)處的白色風(fēng)力發(fā)電機葉片一直在旋轉(zhuǎn)。“我們這里有3座風(fēng)電場和1座風(fēng)光一體發(fā)電站，能滿足示范區(qū)內(nèi)所有居民的用電。”孫朝霞說。
廣水市地處中緯度季風(fēng)環(huán)流區(qū)域中部，擁有桐柏山至大別山、荊山與大洪山交匯地兩個風(fēng)帶，海拔70米以上地區(qū)年平均風(fēng)速為5.5—7.0米/秒，風(fēng)能資源豐富。
“這里還是湖北省太陽能資源一級可利用區(qū)，平均年日照時長達(dá)1930小時，太陽能資源也很豐富。”孫朝霞介紹，有很多企業(yè)前來發(fā)展新能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)。2012年，隨州首家新能源場站——鳳鳴風(fēng)電場全部并網(wǎng)發(fā)電，隨后不少新能源電站也相繼并網(wǎng)。
新能源產(chǎn)業(yè)的興起，也給隨州電網(wǎng)帶來考驗。“那時，不同類型的新能源發(fā)電設(shè)備‘單打獨斗’，自然條件好時，電力盈余;條件不好的時候，電力缺乏。”國網(wǎng)湖北省電力有限公司電力科學(xué)研究院研究員葉暢說。
2016年，寶林光伏電站并網(wǎng)。2020年，隨著風(fēng)機投入運行，正式形成寶林風(fēng)光一體發(fā)電站。“一體發(fā)電站使得風(fēng)電場和光電場實現(xiàn)了聯(lián)通，風(fēng)電和光電互相補充，陽光充足時光伏多發(fā)電，風(fēng)大時風(fēng)機多發(fā)電。”騰洪波說，寶林風(fēng)光一體發(fā)電站長期穩(wěn)定運營，為構(gòu)建新能源新型電力系統(tǒng)提供了初步思路。
獨木不成林，要實現(xiàn)廣水市千家萬戶都能穩(wěn)定使用綠電的目標(biāo)，僅靠一座發(fā)電站并不夠。
“風(fēng)電和光電不斷增長，但受限于技術(shù)水平，這些綠電并不能被充分利用。”孫朝霞解釋，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的電力來源可控，負(fù)荷變化相對有規(guī)律，而風(fēng)、光等新能源電力不穩(wěn)定。隨著新能源占比越來越高，電源出力隨機性也越來越高，要想維持電網(wǎng)的安全穩(wěn)定并提高清潔能源的利用率，需要加快技術(shù)創(chuàng)新，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，實現(xiàn)從發(fā)電到用電的一體化管理。
5G全覆蓋，發(fā)電用電智能自動控制
中午，國網(wǎng)隨州供電公司電力調(diào)度控制中心調(diào)度班班長賈耀坤坐在工位上，專注地盯著眼前的屏幕。屏幕上，廣水新能源新型電力系統(tǒng)科技示范工程供區(qū)的新能源電場、光儲充站、變電站等設(shè)備通過密密麻麻的彩色線條連接在一起。
“我們這里一天24小時都有人值班，時刻關(guān)注區(qū)內(nèi)發(fā)電和用電情況，源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制系統(tǒng)對示范區(qū)發(fā)電用電實施智能自動控制，顯著提升了運行穩(wěn)定性。”賈耀坤說。
為保障新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，廣水市對域內(nèi)電網(wǎng)的新能源發(fā)電設(shè)備、用戶終端等多個應(yīng)用場景實現(xiàn)5G全覆蓋。
“我們利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，開發(fā)了新能源發(fā)電預(yù)測系統(tǒng)、新能源發(fā)電有功自動控制、新能源無功電壓協(xié)同控制等多個系統(tǒng)，建成了新能源電網(wǎng)數(shù)字孿生平臺。”葉暢介紹，示范區(qū)4個新能源電場、2個變電站、17條饋線、703座臺變及相關(guān)用戶設(shè)施等均已連接至新能源電網(wǎng)數(shù)字孿生平臺。
研究人員還在供區(qū)內(nèi)建設(shè)了5個光儲能站，發(fā)明了配套的構(gòu)網(wǎng)型控制器。“控制器能夠建立并維護(hù)新型電力系統(tǒng)的頻率、電壓，讓新能源發(fā)電裝備與儲能電源具備與煤電、水電等常規(guī)電源相近的性能。”葉暢說。
依靠新能源電網(wǎng)數(shù)字孿生平臺、構(gòu)網(wǎng)型控制器等軟硬件組成的源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制系統(tǒng)，工作人員能夠?qū)崟r協(xié)同控制示范區(qū)分布式電源、電動汽車充電樁等新能源設(shè)備，精準(zhǔn)調(diào)節(jié)電壓波動，提高新能源的利用率。
“在各種極端復(fù)雜功率波動場景下，尤其是100%新能源獨立組網(wǎng)時，源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制系統(tǒng)可以保證新能源的電壓、頻率穩(wěn)定，滿足系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運行時綠色高效、孤網(wǎng)運行時安全可靠等功能需求。”葉暢說。
兩個電網(wǎng)柔性互動，穩(wěn)定社會用電
“沒想到生活在小縣城，也能這么快步入低碳生活!”家住示范區(qū)內(nèi)十里街道中懋小區(qū)的王建說，“去年家里用上了綠電，剛開始還有點擔(dān)心，時間一長，感覺和之前一樣穩(wěn)定”。
新能源發(fā)電主要“靠天吃飯”，示范區(qū)用電安全穩(wěn)定如何保障?
“我們的新型能源電力系統(tǒng)仍然與主電網(wǎng)柔性互動，兩個電網(wǎng)通過能量路由器相連，新能源供電不足時，供區(qū)內(nèi)可以立即用上主網(wǎng)的電。”葉暢介紹，能量路由器相當(dāng)于一個閥門，類似WiFi網(wǎng)絡(luò)路由器，當(dāng)能量路由器開啟時，新能源新型電力系統(tǒng)與大電網(wǎng)相連，從大電網(wǎng)取得電能通過線路輸送到每家每戶;關(guān)閉時，則與大電網(wǎng)斷開，將儲能電站的富余綠電，輸出給用戶。
在廣水市虎山能量路由器站，大小不一的儲能電池艙、儲能變流升壓艙、協(xié)調(diào)控制及輔助系統(tǒng)預(yù)制艙等設(shè)備嗡嗡作響。
“我們的能量路由器能連接不同電壓等級的3個交流端口和4個直流端口，各端口可靈活配置成不同控制方式，能量得以在不同端口間轉(zhuǎn)換。”葉暢介紹，通過能量路由器，工作人員還可以快速精準(zhǔn)控制各端口電力潮流方向和大小，保證示范區(qū)內(nèi)新能源與傳統(tǒng)能源無縫銜接。
目前，廣水市100%新能源新型電力系統(tǒng)整體運營過程覆蓋了風(fēng)、光、儲、能量路由器、用戶終端等多個應(yīng)用場景，保證示范區(qū)100%新能源獨立供電時間占比超過70%、新能源供電量占比超過80%，有效促進(jìn)當(dāng)?shù)啬茉唇Y(jié)構(gòu)優(yōu)化和新能源消納。
《人民日報》(2024年04月18日 07 版)
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