孟夏時節(jié)，在河北省保定市徐水區(qū)的童莊村，一排排屋頂光伏電池板倒映著碧空白云，整齊列陣。這里是徐水頗具規(guī)模、遠近聞名的分布式光伏發(fā)電村。從2016年開始，借勢分布式新能源發(fā)電入村進戶的“東風(fēng)”，童莊村許多老鄉(xiāng)家的空閑屋頂陸陸續(xù)續(xù)披上了光伏“鎧甲”。

距離童莊村7公里遠的徐水區(qū)大王店鎮(zhèn)長城汽車工業(yè)園區(qū)內(nèi)，上百畝光伏電池板層疊而立，組成波光粼粼的銀藍色“海洋”，蔚為壯觀。

光伏電池板不僅是澎湃電力的來源，也是推動實現(xiàn)“碳達峰碳中和”目標(biāo)的具象。電力作為目前我國碳排放占比最大的單一行業(yè)，其減排效果將直接影響“碳達峰 碳中和”目標(biāo)的進程。以低碳、高效的新能源為重要引擎，驅(qū)動能源電力行業(yè)走上綠色化轉(zhuǎn)型升級之路勢在必行。

新能源  新變化  分布式新能源滲透率逐步走高

在河北保定，得益于自然資源優(yōu)勢和新能源產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)，新能源發(fā)展方興未艾。而“碳達峰 碳中和”目標(biāo)的提出，勢必促進新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展再上臺階。

作為世界自然基金會確定的中國首批兩個低碳試點城市之一，保定目前擁有光電、風(fēng)電、節(jié)電、儲電、輸變電和電力電子等特色產(chǎn)業(yè)體系。2020年12月18日至19日，保定市人民政府和華北電力大學(xué)聯(lián)合舉辦“3060”新時代能源電力創(chuàng)新發(fā)展大會，發(fā)布了《“3060”新時代能源電力創(chuàng)新發(fā)展保定宣言》，承諾“到2025年全市單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降65%左右，非化石能源占一次性能源消費比重達到25%，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機容量大幅上升?！蓖瑫r，保定還發(fā)布了《關(guān)于促進“中國電谷”新能源電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策包》，從鼓勵科技研發(fā)、強化“中國電谷”產(chǎn)業(yè)支撐等9個方面助力新能源發(fā)展。

實際上，自2008年1月首座新能源廠站并網(wǎng)以來，保定新能源裝機容量已連續(xù)13年高速增長。其中更為突出的是分布式新能源，僅以光伏為例，分布式光伏裝機容量從2014年的0.13萬千瓦井噴至2020年的130.5萬千瓦，6年時間增長了1000倍。到2021年，僅4月份一個月的分布式光伏報裝容量已相當(dāng)于2020年全年規(guī)模。當(dāng)大量分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)接入后，電網(wǎng)呈現(xiàn)“分布式新能源滲透率”逐步增高的新變化。

這里的“分布式新能源滲透率”，指的是電網(wǎng)分布式新能源裝機容量與平均最大負荷的比值。受當(dāng)前分布式新能源出力不可控、不能控等因素影響，滲透率越高，電力供需平衡越難以維持，電網(wǎng)運行風(fēng)險越多，對用戶供電的不利影響也越大。

截至2020年底，國網(wǎng)保定供電公司轄區(qū)內(nèi)的分布式新能源滲透率已達23.31%，位列國家電網(wǎng)公司地市級供電公司前茅。

按照當(dāng)前的發(fā)展規(guī)模和速度，預(yù)計到“十四五”末，保定電網(wǎng)分布式新能源裝機規(guī)模將達到406萬千瓦，相較于2020年增長212%，滲透率將超過50%。

新形勢  新挑戰(zhàn)  傳統(tǒng)電網(wǎng)面臨運行和管理雙重壓力

分布式新能源滲透率高，意味著電網(wǎng)運行面臨一系列新挑戰(zhàn)。

首先，是對電能生產(chǎn)和消費動態(tài)平衡的挑戰(zhàn)。電網(wǎng)是一個超大規(guī)模的時變能量平衡系統(tǒng)，發(fā)電、傳輸、用電瞬時完成，并時刻保持動態(tài)平衡。電網(wǎng)企業(yè)根據(jù)電力大數(shù)據(jù)分析、氣象預(yù)報和負荷預(yù)測，對次日用戶用電量趨勢做出一個比較準(zhǔn)確的預(yù)測，根據(jù)這個預(yù)測，再輔助以實時微調(diào)，從而實現(xiàn)發(fā)電量與用電量的精確平衡，這種電能產(chǎn)消模式叫“源隨荷動”。

新能源大規(guī)模接入后，改變了原有“源隨荷動”產(chǎn)消模式。分布式新能源發(fā)電的隨機性大、波動性強，出力調(diào)節(jié)能力弱。尤其在冬季，一旦遇到光照充足但負荷需求較小的情況，分布式新能源出力較高，而火電機組因需優(yōu)先保障民生基本供熱需求，無法壓降出力，可能會發(fā)生電力供應(yīng)大于需求，造成電力“產(chǎn)消失衡”。

其次，是對電網(wǎng)抗風(fēng)險能力的挑戰(zhàn)。風(fēng)霜雨雪、異物破壞、設(shè)備故障、系統(tǒng)擾動……電網(wǎng)時刻面對著外界環(huán)境和內(nèi)在因素疊加而成的運行風(fēng)險。目前，歷經(jīng)長年技術(shù)積累和實踐經(jīng)驗而形成的電網(wǎng)運行技術(shù)和管理模式，能夠確保傳統(tǒng)電網(wǎng)“從容不迫”地防范化解運行風(fēng)險。

但分布式新能源高滲透率改變了傳統(tǒng)電網(wǎng)，將電能由“單向傳輸”模式轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)雜的“雙向傳輸”，配網(wǎng)有源化特征日益明顯，電網(wǎng)運行特性及指標(biāo)參數(shù)發(fā)生新變化，傳統(tǒng)的繼電保護對有源配電網(wǎng)適應(yīng)性不足，降低了電網(wǎng)的抗風(fēng)險能力。只有因勢而變，加快構(gòu)建適應(yīng)有源配電網(wǎng)的技術(shù)和管理模式，才能保證電網(wǎng)在新形勢下足夠堅強。

最后，是對優(yōu)質(zhì)供電和安全用電的挑戰(zhàn)。電網(wǎng)肩負著保障經(jīng)濟社會發(fā)展的重任，安全穩(wěn)定運行是首要前提。持續(xù)穩(wěn)定的高質(zhì)量電能，對經(jīng)濟社會發(fā)展，特別是對精密加工、半導(dǎo)體芯片等行業(yè)意義重大。但當(dāng)大量分布式新能源集中接入時,接入?yún)^(qū)域的電壓就會升高，直接影響附近區(qū)域電能質(zhì)量，也對電網(wǎng)安全運行提出挑戰(zhàn)。

同時，分布式新能源接入還可能影響人身安全。以停電檢修作業(yè)為例，作業(yè)人員必須完全隔離電能來源方向才能工作。傳統(tǒng)電網(wǎng)的來電方向較單一，而分布式新能源接入導(dǎo)致配電網(wǎng)呈現(xiàn)“多電源”的特點，來電方向復(fù)雜、關(guān)聯(lián)面廣，現(xiàn)場防觸電管控難度大增。

新機遇  新舉措  主動探索新型分布式新能源管理模式

挑戰(zhàn)孕育著機遇。2017年以來，國網(wǎng)保定供電公司著眼解決分布式新能源高速發(fā)展帶來的系列問題和挑戰(zhàn)，積極探索新型分布式新能源管理模式。

試水可觀可測技術(shù)，為電力供需平衡提供支撐保障。感知是決策的前提，做好電力產(chǎn)消動態(tài)平衡的關(guān)鍵在于負荷預(yù)測。早期，分布式新能源出力情況無法采集，不能評估其對次日負荷的影響，導(dǎo)致負荷預(yù)測精度較低，提升了次日電力平衡的難度，甚至?xí)?dǎo)致電力供應(yīng)不足或供大于求。

2020年開始，國網(wǎng)保定供電公司應(yīng)用“用電信息采集系統(tǒng)”的HPLC寬帶電力載波技術(shù)，感知分布式新能源用戶運行信息，實現(xiàn)了對分布式新能源運行數(shù)據(jù)的全景觀測，提高了分布式新能源出力預(yù)測的準(zhǔn)確性，進而提高了負荷預(yù)測精度，有效緩解了分布式新能源發(fā)電的隨機性對電力供需平衡的影響。

推行可調(diào)可控試點，提升電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行能力?！耙郧胺植际叫履茉床⒕W(wǎng)線路的末端電壓太高，好多調(diào)壓手段都用上了也不起作用，自從應(yīng)用了分布式新能源可控技術(shù)，終于可以做到有效調(diào)壓了！”國網(wǎng)保定供電公司調(diào)控中心的值班員王樹歡介紹說。

令值班員贊不絕口的正是國網(wǎng)河北電力“基于5G的戶用分布式新能源出力控制系統(tǒng)”，這套系統(tǒng)自2019年6月在保定市徐水區(qū)試點建設(shè)，目前已實現(xiàn)低電壓等級并網(wǎng)分布式新能源可調(diào)可控。該系統(tǒng)能夠在一定范圍內(nèi)調(diào)控分布式新能源無功出力，保障了新能源并網(wǎng)電壓穩(wěn)定合格，提高了電網(wǎng)的抗風(fēng)險能力。接下來，國網(wǎng)保定供電公司還將持續(xù)推進系統(tǒng)應(yīng)用的廣度和深度，提升分布式新能源高滲透率下電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行水平。

暢通新能源外送渠道，提升分布式新能源接納能力。確保分布式新能源健康發(fā)展，需要科學(xué)合理規(guī)劃建設(shè)布局和裝機規(guī)模。國網(wǎng)保定供電公司將集中式新能源場站管理經(jīng)驗推廣應(yīng)用在分布式新能源領(lǐng)域，健全電網(wǎng)承載力測算分析機制，依據(jù)測算結(jié)果定制承載力區(qū)位圖，定期更新并及時發(fā)布，為分布式新能源有序接入提供科學(xué)指導(dǎo)。

在承載力薄弱的地區(qū)，國網(wǎng)保定供電公司一方面持續(xù)開展電力線路過載治理，迅速“疏通”因重過載問題而“擁堵”的新能源外送通道；另一方面，大力建設(shè)新能源外送“高速公路”，2020年7月，位于保定淶源的220千伏泉峪輸變電工程竣工投產(chǎn)，這條新建的電力“高速公路”可有效緩解保定西北部山區(qū)新能源接入壓力。

面對分布式新能源加速發(fā)展的新形勢、新挑戰(zhàn)，國網(wǎng)保定供電公司將繼續(xù)積極探索，大膽創(chuàng)新，努力打造可借鑒、可復(fù)制、可推廣的分布式新能源低碳高效發(fā)展的“保定模式”，為“碳達峰 碳中和”目標(biāo)實現(xiàn)貢獻力量。