新型电力系统来了,南瑞全力做好支撑服务

2021-05-08 20:22:19 全国能源信息平台

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截至2020年底,我国风电和太阳能发电装机容量总计5.34亿千瓦,在我国电源结构中占比约24.3%。要实现“碳达峰、碳中和”目标任务,到2030年我国风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。这意味着未来10年,电力系统将把二倍于现在的新能源拥入怀中。风电光伏发电“看天吃饭”,具有间歇性、波动性等特征,大规模并网将对电网稳定性、连续性和可调性造成极大影响。要承载如此规模的新能源装机,电网乃至整个电力系统不仅要有“量”的增加,还要有“质”的变革。

国家电网公司主动作为、超前谋划,加快构建以新能源为主体的新型电力系统,积极服务“碳达峰、碳中和”目标。南瑞集团认真贯彻国家电网公司党组决策部署,坚持创新驱动,全力支撑以新能源为主体的新型电力系统构建,勇当践行公司“碳达峰、碳中和”行动方案的排头兵和主力军。

推动能源转型 助力绿色发展

4月6日,在离岸66公里的如东海域,国电投江苏如东800MW海上风电项目(H4#、H7#)现场,南瑞集团工程人员正紧张调试高压保护设备,为这一国内单体容量最大海上风电项目6月底前并网发电贡献力量。

南瑞集团参建的鲁能如东、国电投滨海北H2等海上风电项目现场

新型电力系统,首先新在能源结构上。作为新能源的重要组成部分,风电对降低碳排放具有显著作用。近年来,南瑞集团积极探索推动能源转型的实践,业已形成覆盖风机控制、升压站、柔性直流输电、集控中心等全环节的海上风电整体解决方案,以及覆盖风电场远程监控、继电保护、电力传输控制等全环节的陆上风电整体解决方案,并广泛应用于国电投、国能投、华能、大唐、华电、中广核、三峡、鲁能等发电企业。其中,国电投滨海北区H1#100MW海上风电项目荣获国家优质工程金质奖,南瑞集团参与研发的海上风电场交流并网稳定运行关键技术及应用等十余项技术成果分别荣获北京市科技进步三等奖、中国电力企业联合会创新大奖等奖项。

除风电外,光伏也是南瑞集团的技术深耕领域。南瑞集团将先进的现代数字信息技术、通信技术、互联网技术、云计算技术、大数据挖掘技术与光伏技术高度融合,形成光伏发电整体解决方案,支撑张北风光储输示范工程、湖北“三县一区”阳光扶贫项目、张北县100MW光伏扶贫项目、察北140MW光伏项目等多个重点项目实现并网发电,充分彰显支撑新能源开发事业的强劲实力。

南瑞集团参建的张北风光储输、湖北阳光扶贫等重点工程现场

在助力能源低碳转型方面,南瑞集团的目标不止于此。加大能源电力领域引领性、原创性、系统性关键核心技术研究,是南瑞集团当前工作的重中之重。依托薛禹胜院士团队,南瑞集团成功攻克电力主动支撑能源转型的研究范式、仿真工具以及协调优化三大关键技术,提出能源的信息物理社会系统(CPSSE)研究框架,基于能源-电力-排放-社会行为混合仿真技术的大能源系统动态仿真平台,提出支撑国家、地区、企业能源转型的优化路径,相关产品或技术已在中国工程院、国家能源集团、国网青海电力相关咨询项目中得到成功应用。当前,南瑞集团正在研发碳管理系统(CMS),旨在通过碳排放/碳增汇在线监视评估和碳市场态势风险防控,主动支撑双碳目标实现。

南瑞集团工作人员讨论《碳管理系统(CMS)关键技术研究与开发》

保障能源接入 护航电网安全

在甘肃酒泉新能源基地集群控制系统主运行画面中,动态显示了基地电网及控制装置的运行信息。该系统在控新能源场站321座,总装机2274万千瓦。运行人员点击“新能源监视”按钮,就能对光伏发电出力实测值、预测值和计划值进行直观展示与比较,从而及时动态掌握新能源场站参与电网调度的能力。

风光发电集群出力波动性强,通道外送能力随集群运行状态波动,而我国电网又普遍缺乏灵活调节电源,“新能源-常规电源-电网”协调难度大。南瑞集团研发的新能源集群控制系统提供了新能源场站实现主动支撑控制的整体解决方案,突破了终端快速感知、快速通信转换等方面技术难题,可实现光伏/风电场AGC/AVC、快速频率控制、防孤岛保护等功能。系统整站控制整组动作时间小于100ms,调节误差小于1.2%。该成果既可用于大规模集中接入、远距离大容量传输的新能源基地,也可用于新能源高渗透率集中或分散接入的地区电网,目前已推广至甘肃、青海、山西、黑龙江、云南、江苏、贵州、辽宁等省区,相关研究成果获评2019年国家科技进步二等奖。

“十四五”期间,新能源电力势将迎来更广阔的市场。由于新能源建设周期远短于电网网架建设周期,导致大规模新能源快速并网与当前网架匹配度不高,电网存在弃风弃光现象。南瑞集团深入分析电网运行痛点难点,创新提出了弱交流系统电网新能源承载力分析技术,研制了新能源最大接纳能力在线评估系统、新能源并网裕度分析系统,利用全网资源提升新能源消纳能力,从源头上避免弃风弃光问题。该系统目前已在甘肃、江苏试点应用,有效支撑了电网接纳大规模新能源发电。

大步快跑,要跑得稳、跑得久。新能源大量并网后,如何保障大电网安全稳定是关键。面对电网“双高”“双峰”特征,南瑞集团依托长期技术积淀,创新研发出动态增容断面稳定限额在线计算及管理系统,可基于设备动态限额,滚动计算电网输电断面最大输电能力,充分挖掘设备和电网潜力,提升断面输送能力。南瑞集团研发的短路电流在线精细化计算及辅助决策系统,可基于精益化模型数据,提升短路电流在线精细化分析水平,解决网架结构和电压支撑相矛盾的问题,实现电网安全、效率双提升。以上系统已在浙江多元融合高弹性电网项目中示范应用,为支撑浙江电网向低碳高效转型提供了坚强保障。

支撑系统建设 服务电网升级

4月2日,位于上海的国网华东分部电力调控分中心内,南瑞集团研发及工程人员正有序开展新一代调度技术支持系统实时监视相关应用部署调试工作。据现场项目负责人吴庆曦介绍,目前,他们已支撑华东分部完成新一代调度技术支持系统试点的硬件部署、支撑平台和人机云终端部署调试等工作,计划年内完成主要应用部署工作。

南瑞集团工作人员在华东分部开展新一代调度技术支持系统现场调试

“30·60”目标的实现离不开整个电力领域的顶层设计。调度技术支持系统是电力系统运行与控制的重要基础设施,实现了电力系统的数据处理、运行监视和分析控制,是电网安全、经济运行的神经中枢。随着特高压交直流混联电网快速发展,新能源大规模接入,电力市场化改革持续推进,电力系统的结构形态、系统特性和生产组织发生重大变化。为应对上述挑战,国家电网公司提出建设新一代调度技术支持系统。南瑞集团全程参与,在国调中心组织下,与多家单位共同承担了新一代调度技术支持系统总体框架、总体方案以及技术规范等关键文件编写,支撑平台研发,以及实时监控、自动控制、分析校核、培训仿真、现货市场、新能源预测、运行评估和调度管理等八大类业务应用构建工作。

作为新一代调度技术支持系统的“底座”,支撑平台在支撑系统运行方面发挥着重要作用。南瑞集团作为主要力量牵头研发的支撑平台,采用“云大物移智链”先进技术,在公共组件的基础上,结合平台管理、安全防护、系统运维等相关组件,体现了“物理分布、逻辑统一”架构特征,为八大类业务应用提供了统一规范的基础服务、数据服务和人机交互服务,打造了可靠安全高效的系统运行环境,以及标准开放的多业务、多场景开发生态。

当前,新一代调度技术支持系统试点部署工作如火如荼。南瑞集团研发及工程人员正奔波在华东、江苏、浙江、河北,以及宁波、苏州、雄安等试点地区,为早日完成“智能、安全、开放、共享”的新一代调度技术支持系统贡献智慧和力量。

南瑞集团将认真贯彻国家电网公司党组决策部署,把握“碳达峰、碳中和”历史机遇和挑战,坚持创新驱动,提升核心技术能力,以更先进技术、更可靠装备、更优质服务,全力支撑以新能源为主体的新型电力系统构建,为国家电网公司率先实现企业碳排放达峰、能源电力行业尽早达峰、全社会尽快实现“碳中和”贡献南瑞力量!



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