经济体量位居全国第二的经济强省江苏,需要何等规模的电能支持?一组数据可见一斑:2024年1至11月,江苏全社会用电量达7739.49亿千瓦时,同比增长8.99%,约占全国8.7%;本年江苏最高用电负荷达1.47亿千瓦,同比增长11.3%,连续8年破亿千瓦,超越多个发达国家……
如何让此等规模的电能高效传输?如何适应绿色化转型?如何更好满足经济社会发展需要?近年来,国网江苏省电力有限公司(下称“国网江苏电力”)以新型电力系统建设为抓手,主动适应新发展需要,坚持试点先行,强化科技创新,大胆探索新应用场景,为江苏高质量发展“充电”赋能。
由点及面 向“新”破局
随着新能源汽车保有量持续提升,未来配套的充能站会是什么模样?走进常州或可寻找到答案。
在常州五星智慧充电站,62个车位分成三排,分别对应交流慢充、直流超充等不同需求。不远处的休闲区里配备自动售货机、桌椅等设施,可供车主等待休息。整个场站的车棚上都安装有光伏组件,不仅可自发自用,配合储能、V2G(电动汽车给电网送电)等设备,还能在必要时变充电站为“发电站”。
这种融合了充电与发电两种形态的微电网形态,是新型电力系统的一个缩影。
“如果说传统电网是一条由电源到负荷的单行线,新型电力系统就好比是一条可变车道,它能够根据情况快速调整,具有清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能等特征。”国网江苏电力发展部主任苏大威说。
从传统到新型,电网质态之变的背后是能源结构的深刻转型。
随着“双碳”目标的实施推进,我国新能源占比逐步提升。但以风电、光伏为代表的新能源受外部环境影响大,发电不稳定,对原有电网带来挑战。作为能源消费大省和传统能源资源小省,江苏是国内典型的受端省份,近年来火电增量有限,需要加大区外电力入苏力度;作为沿海省份,江苏新能源发展前景广阔,对新能源消纳和用能稳定提出了更高要求;作为制造业大省,江苏出口型企业众多,绿色生产诉求强烈。多重约束下,加快构建新型电力系统成为国网江苏电力的一道“必答题”。
道阻且长,行则将至。作为江苏电力基础设施建设主力军,国网江苏电力从一批试点项目着手,不断总结经验做法,推广复制。
扬中,江苏最大江中岛、最小县级市。自2015年提出的绿色能源岛建设以来,当地加大分布式光伏建设力度,已完成并网超1.3万户,光伏装机渗透率超80%。“光伏白天发电多,有时都用不完,到了夜间停止发电,但居民用电需求又开始提升,大幅波动对电网稳定性带来冲击。”国网扬中市供电公司的工作人员金鹏飞说。
直面难题,当地在江苏率先探索光储一体构网型储能技术,用城市级“充电宝”——储能电站存储光伏发出的电能,并在需要时替代大电网,独立维持一定区域内供电,区域内光伏就地消纳率从60%提升至90%。如今相关探索已在江苏更多地区复制推广。
在淮安金湖,当地搭建县域电网8760时序仿真平台,引导政府有序开发风光资源,精准招引15万千瓦电网侧储能落地并网。在扬州,平安移相器已安全运行500余天,优化电网潮流分布,为国内新能源装机多、电网饱和度高等地区源荷就地平衡提供经验。
不单着眼解决当下难题,国网江苏电力更将目光投向未来。
在苏州吴江区,一项名为中低压直流配用电系统示范工程已安全运行3年多。不少老百姓并没有感觉用电出现变化,这在国网苏州供电公司配网管理部高级工程师董晓峰眼里,恰恰说明示范的成功。“交流电经济方便、安全性高,是当前全球主流,但直流电转换环节少、输送效率高,能更好满足未来新能源大量并网、以电动汽车为代表的直流负荷快速发展需要。”
瞄准全球前沿,项目自2020年启动建设以来,已构建市政、数据中心等6大典型场景的示范应用,初步形成从技术到产品再到服务的中低压直流供用电生态,与之而来的直流电优势也在逐步显现。“通过改造减少交直流转换环节,生产线能量损耗至少降低2%,平均每月可节约电费3万元,每年可减排二氧化碳500吨。”泓晟塑胶科技(苏州)有限公司董事长蔡凤琴说。据悉,该项目已立项国际标准5项,为探索新型电力系统建设提供“江苏样板”。
点滴创新正从微电网到配电网再到主干网加速传导。目前,国网江苏电力规划建设的扬镇直流一期工程已经建设完毕,扬镇直流二期工程正在加紧建设,推动主干网向交直流混联转型升级。
统筹推进 担当创新
从白鹤滩到江苏,超2000公里的输电线路每年可传输超300亿千瓦时的清洁电能,满足苏州全市近半用电需求。如此大体量的能量转移,离不开“重量级”设备。
在位于苏州市的姑苏换流站,多个三层楼高的巨型柔直阀一字排开,辗转腾挪都需要铁轨辅助。该站副站长朱晓峰告诉记者,这些自主研发的设备好比一个个开关,可控制电力精准流动。“常规直流输电像跑火车,虽然容量大、损耗低,但只能在轨道上行驶。有了柔直阀后,直流输电控制灵活、系统支撑能力强,更像开越野车,遇到较差的路况也能应对。”
建设新型电力系统建设离不开新技术、新装备支撑,也需要相关政策、服务探索新模式、新业态,而“新”,往往伴随着未知风险。
江苏经济体量占全国约十分之一,身处其中的国网江苏电力深刻认识到新型电力系统建设“牵一发而动全身”,坚持安全第一,先立后破,统筹考虑效率与风险,扛起央企的使命担当。
在新技术上坚持“敢闯”“敢试”。
不久前,江苏首座海岛型变电站——110千伏阳光岛变电站正式送电投运。与一般变电站不同,它深入海中十多公里,需要克服风力大、降水多、邻近地震带、海水腐蚀性强等困难。直面挑战,国网如东县供电公司在深入研判后,采取“岛站+随桥电缆”建设方案,创新应用136个柔性支架支撑电缆蛇形排布,解决海岛长距离输电的难题。“项目投运后,可满足每年超过2000万吨的LNG周转用能需求,更好助力长三角地区的能源绿色低碳转型和高质量发展。”该公司总经理曹岑说。
在新业态上坚持合作、共赢。
地处黄海之滨的连云港市,肩负高水平建设东西双向开放门户、“一带一路”重要支点的重要使命。为助力当地践行绿色发展,并向外传播“中国方案”,2010年至今,在国网江苏电力的支持下,连云港港加快建设岸电系统,一扫港口“油烟味”,也帮助船东节能减排。“港口提供场地,我们提供技术,双方精诚合作,共同推进低碳港口建设试点。”国网连云港供电公司市场营销部主任李伟说。据悉,连云港港已建成16套高压岸电系统,累计使用清洁岸电超1000万度。
在新机制上坚持着眼长远、服务地方。
近年来,国网江苏电力遵循“政策支持市场先期培育、完善机制促进市场后续发展”的政府市场协同方案,已经服务政府出台电力保供、新能源发展、储能推广、分时电价等一系列制度成果。“作为央企,我们既要充分发挥科技创新、安全支撑的作用,当好新型电力系统现代产业链链长,也要统筹推进电网转型与管理变革。”苏大威说。
在今夏的高温天气里,江苏最大用电负荷一度高达1.47亿千瓦,依托新型电力系统支撑与政企协同配合,江苏电网重要设备零过载、稳产保供最优化。
目前,国网江苏电力在探索新一代调度运行技术等技术支撑的同时,正强化厂网协同、政企协调等机制创新,为未来推动新型电力系统建设应用打下基础。
日拱一卒 逐梦未来
在南京500千伏东善桥变电站内,每天都会有一台高约50厘米的机器狗来回巡检。它由国网南京供电公司和南瑞继保共同研发,能够适应草地、鹅卵石路面等多种地形。结合机器视觉和大数据等技术,它还能识别变电站内设备有无外观缺陷、发热及内部故障等情况。
“整个变电站有13个足球场大,1900个设备,有了机器狗助力,我们现场运维效率提升超50%。”变电站值班员曲楠说。
从人工巡检到机器巡检,表面看变的是巡检主体,实际上变的是整个运维逻辑。
新型电力系统不单是从物理电网层面重构了传统“源、网、储、荷”等要素组成,它所应用的数字技术,更从控制、应用等层面加快电力系统架构体系重塑。“这种变革已在一些领域显现出了颠覆性潜力。”国网苏州供电公司变电运维中心党总支书记周涛说。
走进国网苏州供电公司运维大厅,有一座数字变电站,大到场站布局,小到设备尺寸都同数十公里外的220千伏郭巷变电站“一模一样”。通过增强现实等技术,运维人员不单能远程操控机器人开展运营维护,更能通过传感器、摄像头等记录下来的信息,提前预判设备可能出现的故障,实现从事后处置向事前维保转型。“未来的新型电力系统会比当前结构更加复杂,出现的问题也会更多,要想保障电网安全运行,能够智能感知、智慧调控的智能化系统必不可少。”周涛说。
利用无人机参与高压线路架设,创新应用充电机器人提升充电场站运行效率,在江苏,新型电力系统建设正与越来越多的科技创新成果同频共振,让普通人也能感受到由此催生的绿色生活。
距离“力争2060年前实现碳中和”目标还有一段时间,但位于盐城的怡宁能源科创产业园却已初具“近零碳”格局。在这里,走路都能发电,使用新能源汽车、参与公益跑等活动还能获得“碳分”,用以购买商品和服务;数字技术赋能的智慧运营中心还能远程控制空调等设备,助力企业低碳运行。“园区已入驻单位12家,我们希望通过一系列示范应用,让每个人都能感受到绿色生活、生产的未来场景,自觉参与到绿色发展中。”江苏怡宁能源集团有限公司董事长王国平说。
日拱一卒、聚沙成塔,一个个在实战中总结出来的创新正在编织江苏新型电力系统未来图谱,为区域发展赋能。
不久前,无锡锡东新城商务区管委会与国网无锡供电公司签署锡东新城“双碳”先导区新型电力系统战略合作框架协议,双方将致力于构建高水平新型能源系统,不断优化绿色能源结构,提高能源使用效率。
从试点转向实战,江苏新型电力系统建设正在提速。据悉,国网江苏电力将围绕“源网荷储新实践、政策市场新业态、数字赋能新价值、调度运行新体系”等方面全方位开展研究探索,推动新型电力系统建设的方案构想转化为现实。(记者 朱程)
转自:经济参考报
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