經(jīng)濟體量位居全國第二的經(jīng)濟強省江蘇，需要何等規(guī)模的電能支持?一組數(shù)據(jù)可見一斑：2024年1至11月，江蘇全社會用電量達7739.49億千瓦時，同比增長8.99%，約占全國8.7%;本年江蘇最高用電負荷達1.47億千瓦，同比增長11.3%，連續(xù)8年破億千瓦，超越多個發(fā)達國家……
如何讓此等規(guī)模的電能高效傳輸?如何適應綠色化轉(zhuǎn)型?如何更好滿足經(jīng)濟社會發(fā)展需要?近年來，國網(wǎng)江蘇省電力有限公司(下稱“國網(wǎng)江蘇電力”)以新型電力系統(tǒng)建設(shè)為抓手，主動適應新發(fā)展需要，堅持試點先行，強化科技創(chuàng)新，大膽探索新應用場景，為江蘇高質(zhì)量發(fā)展“充電”賦能。
由點及面 向“新”破局
隨著新能源汽車保有量持續(xù)提升，未來配套的充能站會是什么模樣?走進常州或可尋找到答案。
在常州五星智慧充電站，62個車位分成三排，分別對應交流慢充、直流超充等不同需求。不遠處的休閑區(qū)里配備自動售貨機、桌椅等設(shè)施，可供車主等待休息。整個場站的車棚上都安裝有光伏組件，不僅可自發(fā)自用，配合儲能、V2G(電動汽車給電網(wǎng)送電)等設(shè)備，還能在必要時變充電站為“發(fā)電站”。
這種融合了充電與發(fā)電兩種形態(tài)的微電網(wǎng)形態(tài)，是新型電力系統(tǒng)的一個縮影。
“如果說傳統(tǒng)電網(wǎng)是一條由電源到負荷的單行線，新型電力系統(tǒng)就好比是一條可變車道，它能夠根據(jù)情況快速調(diào)整，具有清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟高效、供需協(xié)同、靈活智能等特征。”國網(wǎng)江蘇電力發(fā)展部主任蘇大威說。
從傳統(tǒng)到新型，電網(wǎng)質(zhì)態(tài)之變的背后是能源結(jié)構(gòu)的深刻轉(zhuǎn)型。
隨著“雙碳”目標的實施推進，我國新能源占比逐步提升。但以風電、光伏為代表的新能源受外部環(huán)境影響大，發(fā)電不穩(wěn)定，對原有電網(wǎng)帶來挑戰(zhàn)。作為能源消費大省和傳統(tǒng)能源資源小省，江蘇是國內(nèi)典型的受端省份，近年來火電增量有限，需要加大區(qū)外電力入蘇力度;作為沿海省份，江蘇新能源發(fā)展前景廣闊，對新能源消納和用能穩(wěn)定提出了更高要求;作為制造業(yè)大省，江蘇出口型企業(yè)眾多，綠色生產(chǎn)訴求強烈。多重約束下，加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)成為國網(wǎng)江蘇電力的一道“必答題”。
道阻且長，行則將至。作為江蘇電力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)主力軍，國網(wǎng)江蘇電力從一批試點項目著手，不斷總結(jié)經(jīng)驗做法，推廣復制。
圖為在國網(wǎng)揚中市供電公司，工作人員正在介紹新型電力系統(tǒng)建設(shè)。資料照片
揚中，江蘇最大江中島、最小縣級市。自2015年提出的綠色能源島建設(shè)以來，當?shù)丶哟蠓植际焦夥ㄔO(shè)力度，已完成并網(wǎng)超1.3萬戶，光伏裝機滲透率超80%。“光伏白天發(fā)電多，有時都用不完，到了夜間停止發(fā)電，但居民用電需求又開始提升，大幅波動對電網(wǎng)穩(wěn)定性帶來沖擊。”國網(wǎng)揚中市供電公司的工作人員金鵬飛說。
直面難題，當?shù)卦诮K率先探索光儲一體構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)，用城市級“充電寶”——儲能電站存儲光伏發(fā)出的電能，并在需要時替代大電網(wǎng)，獨立維持一定區(qū)域內(nèi)供電，區(qū)域內(nèi)光伏就地消納率從60%提升至90%。如今相關(guān)探索已在江蘇更多地區(qū)復制推廣。
在淮安金湖，當?shù)卮罱h域電網(wǎng)8760時序仿真平臺，引導政府有序開發(fā)風光資源，精準招引15萬千瓦電網(wǎng)側(cè)儲能落地并網(wǎng)。在揚州，平安移相器已安全運行500余天，優(yōu)化電網(wǎng)潮流分布，為國內(nèi)新能源裝機多、電網(wǎng)飽和度高等地區(qū)源荷就地平衡提供經(jīng)驗。
不單著眼解決當下難題，國網(wǎng)江蘇電力更將目光投向未來。
在蘇州吳江區(qū)，一項名為中低壓直流配用電系統(tǒng)示范工程已安全運行3年多。不少老百姓并沒有感覺用電出現(xiàn)變化，這在國網(wǎng)蘇州供電公司配網(wǎng)管理部高級工程師董曉峰眼里，恰恰說明示范的成功。“交流電經(jīng)濟方便、安全性高，是當前全球主流，但直流電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少、輸送效率高，能更好滿足未來新能源大量并網(wǎng)、以電動汽車為代表的直流負荷快速發(fā)展需要。”
瞄準全球前沿，項目自2020年啟動建設(shè)以來，已構(gòu)建市政、數(shù)據(jù)中心等6大典型場景的示范應用，初步形成從技術(shù)到產(chǎn)品再到服務的中低壓直流供用電生態(tài)，與之而來的直流電優(yōu)勢也在逐步顯現(xiàn)。“通過改造減少交直流轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，生產(chǎn)線能量損耗至少降低2%，平均每月可節(jié)約電費3萬元，每年可減排二氧化碳500噸。”泓晟塑膠科技(蘇州)有限公司董事長蔡鳳琴說。據(jù)悉，該項目已立項國際標準5項，為探索新型電力系統(tǒng)建設(shè)提供“江蘇樣板”。
點滴創(chuàng)新正從微電網(wǎng)到配電網(wǎng)再到主干網(wǎng)加速傳導。目前，國網(wǎng)江蘇電力規(guī)劃建設(shè)的揚鎮(zhèn)直流一期工程已經(jīng)建設(shè)完畢，揚鎮(zhèn)直流二期工程正在加緊建設(shè)，推動主干網(wǎng)向交直流混聯(lián)轉(zhuǎn)型升級。
統(tǒng)籌推進 擔當創(chuàng)新
從白鶴灘到江蘇，超2000公里的輸電線路每年可傳輸超300億千瓦時的清潔電能，滿足蘇州全市近半用電需求。如此大體量的能量轉(zhuǎn)移，離不開“重量級”設(shè)備。
在位于蘇州市的姑蘇換流站，多個三層樓高的巨型柔直閥一字排開，輾轉(zhuǎn)騰挪都需要鐵軌輔助。該站副站長朱曉峰告訴記者，這些自主研發(fā)的設(shè)備好比一個個開關(guān)，可控制電力精準流動。“常規(guī)直流輸電像跑火車，雖然容量大、損耗低，但只能在軌道上行駛。有了柔直閥后，直流輸電控制靈活、系統(tǒng)支撐能力強，更像開越野車，遇到較差的路況也能應對。”
建設(shè)新型電力系統(tǒng)建設(shè)離不開新技術(shù)、新裝備支撐，也需要相關(guān)政策、服務探索新模式、新業(yè)態(tài)，而“新”，往往伴隨著未知風險。
江蘇經(jīng)濟體量占全國約十分之一，身處其中的國網(wǎng)江蘇電力深刻認識到新型電力系統(tǒng)建設(shè)“牽一發(fā)而動全身”，堅持安全第一，先立后破，統(tǒng)籌考慮效率與風險，扛起央企的使命擔當。
在新技術(shù)上堅持“敢闖”“敢試”。
不久前，江蘇首座海島型變電站——110千伏陽光島變電站正式送電投運。與一般變電站不同，它深入海中十多公里，需要克服風力大、降水多、鄰近地震帶、海水腐蝕性強等困難。直面挑戰(zhàn)，國網(wǎng)如東縣供電公司在深入研判后，采取“島站+隨橋電纜”建設(shè)方案，創(chuàng)新應用136個柔性支架支撐電纜蛇形排布，解決海島長距離輸電的難題。“項目投運后，可滿足每年超過2000萬噸的LNG周轉(zhuǎn)用能需求，更好助力長三角地區(qū)的能源綠色低碳轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展。”該公司總經(jīng)理曹岑說。
在新業(yè)態(tài)上堅持合作、共贏。
地處黃海之濱的連云港市，肩負高水平建設(shè)東西雙向開放門戶、“一帶一路”重要支點的重要使命。為助力當?shù)刿`行綠色發(fā)展，并向外傳播“中國方案”，2010年至今，在國網(wǎng)江蘇電力的支持下，連云港港加快建設(shè)岸電系統(tǒng)，一掃港口“油煙味”，也幫助船東節(jié)能減排。“港口提供場地，我們提供技術(shù)，雙方精誠合作，共同推進低碳港口建設(shè)試點。”國網(wǎng)連云港供電公司市場營銷部主任李偉說。據(jù)悉，連云港港已建成16套高壓岸電系統(tǒng)，累計使用清潔岸電超1000萬度。
在新機制上堅持著眼長遠、服務地方。
近年來，國網(wǎng)江蘇電力遵循“政策支持市場先期培育、完善機制促進市場后續(xù)發(fā)展”的政府市場協(xié)同方案，已經(jīng)服務政府出臺電力保供、新能源發(fā)展、儲能推廣、分時電價等一系列制度成果。“作為央企，我們既要充分發(fā)揮科技創(chuàng)新、安全支撐的作用，當好新型電力系統(tǒng)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈鏈長，也要統(tǒng)籌推進電網(wǎng)轉(zhuǎn)型與管理變革。”蘇大威說。
在今夏的高溫天氣里，江蘇最大用電負荷一度高達1.47億千瓦，依托新型電力系統(tǒng)支撐與政企協(xié)同配合，江蘇電網(wǎng)重要設(shè)備零過載、穩(wěn)產(chǎn)保供最優(yōu)化。
目前，國網(wǎng)江蘇電力在探索新一代調(diào)度運行技術(shù)等技術(shù)支撐的同時，正強化廠網(wǎng)協(xié)同、政企協(xié)調(diào)等機制創(chuàng)新，為未來推動新型電力系統(tǒng)建設(shè)應用打下基礎(chǔ)。
日拱一卒 逐夢未來
在南京500千伏東善橋變電站內(nèi)，每天都會有一臺高約50厘米的機器狗來回巡檢。它由國網(wǎng)南京供電公司和南瑞繼保共同研發(fā)，能夠適應草地、鵝卵石路面等多種地形。結(jié)合機器視覺和大數(shù)據(jù)等技術(shù)，它還能識別變電站內(nèi)設(shè)備有無外觀缺陷、發(fā)熱及內(nèi)部故障等情況。
“整個變電站有13個足球場大，1900個設(shè)備，有了機器狗助力，我們現(xiàn)場運維效率提升超50%。”變電站值班員曲楠說。
從人工巡檢到機器巡檢，表面看變的是巡檢主體，實際上變的是整個運維邏輯。
新型電力系統(tǒng)不單是從物理電網(wǎng)層面重構(gòu)了傳統(tǒng)“源、網(wǎng)、儲、荷”等要素組成，它所應用的數(shù)字技術(shù)，更從控制、應用等層面加快電力系統(tǒng)架構(gòu)體系重塑。“這種變革已在一些領(lǐng)域顯現(xiàn)出了顛覆性潛力。”國網(wǎng)蘇州供電公司變電運維中心黨總支書記周濤說。
走進國網(wǎng)蘇州供電公司運維大廳，有一座數(shù)字變電站，大到場站布局，小到設(shè)備尺寸都同數(shù)十公里外的220千伏郭巷變電站“一模一樣”。通過增強現(xiàn)實等技術(shù)，運維人員不單能遠程操控機器人開展運營維護，更能通過傳感器、攝像頭等記錄下來的信息，提前預判設(shè)備可能出現(xiàn)的故障，實現(xiàn)從事后處置向事前維保轉(zhuǎn)型。“未來的新型電力系統(tǒng)會比當前結(jié)構(gòu)更加復雜，出現(xiàn)的問題也會更多，要想保障電網(wǎng)安全運行，能夠智能感知、智慧調(diào)控的智能化系統(tǒng)必不可少。”周濤說。
利用無人機參與高壓線路架設(shè)，創(chuàng)新應用充電機器人提升充電場站運行效率，在江蘇，新型電力系統(tǒng)建設(shè)正與越來越多的科技創(chuàng)新成果同頻共振，讓普通人也能感受到由此催生的綠色生活。
距離“力爭2060年前實現(xiàn)碳中和”目標還有一段時間，但位于鹽城的怡寧能源科創(chuàng)產(chǎn)業(yè)園卻已初具“近零碳”格局。在這里，走路都能發(fā)電，使用新能源汽車、參與公益跑等活動還能獲得“碳分”，用以購買商品和服務;數(shù)字技術(shù)賦能的智慧運營中心還能遠程控制空調(diào)等設(shè)備，助力企業(yè)低碳運行。“園區(qū)已入駐單位12家，我們希望通過一系列示范應用，讓每個人都能感受到綠色生活、生產(chǎn)的未來場景，自覺參與到綠色發(fā)展中。”江蘇怡寧能源集團有限公司董事長王國平說。
日拱一卒、聚沙成塔，一個個在實戰(zhàn)中總結(jié)出來的創(chuàng)新正在編織江蘇新型電力系統(tǒng)未來圖譜，為區(qū)域發(fā)展賦能。
不久前，無錫錫東新城商務區(qū)管委會與國網(wǎng)無錫供電公司簽署錫東新城“雙碳”先導區(qū)新型電力系統(tǒng)戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，雙方將致力于構(gòu)建高水平新型能源系統(tǒng)，不斷優(yōu)化綠色能源結(jié)構(gòu)，提高能源使用效率。
從試點轉(zhuǎn)向?qū)崙?zhàn)，江蘇新型電力系統(tǒng)建設(shè)正在提速。據(jù)悉，國網(wǎng)江蘇電力將圍繞“源網(wǎng)荷儲新實踐、政策市場新業(yè)態(tài)、數(shù)字賦能新價值、調(diào)度運行新體系”等方面全方位開展研究探索，推動新型電力系統(tǒng)建設(shè)的方案構(gòu)想轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實。(記者 朱程)
作者：朱程
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