连续13年全额消纳新能源 河北保定电网有何妙招？

记者近日获悉，在新能源装机飞速发展的情况下，截至2020年底，保定电网仍连续13年全额消纳新能源。目前，保定电网新能源总装机364.8万千瓦，其中分布式新能源装机143.6万千瓦，渗透率达24.06%，位列国家电网地市级供电公司第三。“预计到‘十四五’末，分布式新能源装机将达406万千瓦，渗透率超过58%。”国网保定供电公司电力调度控制中心专责张纪欣日前向记者坦言，随着渗透率不断走高，大比例新能源消纳与现有电网架构的矛盾愈发突出。

作为承担着拱卫北京、保障雄安、服务地方的保定电网，可谓华北电网的咽喉，在高渗透率成为未来电网的重要特征的背景下，如何高比例消纳可再生能源？怎样有效降低配电网运行的综合成本？怎么保障输配电网的可靠性？

新能源装机连年猛增

数据显示，自2008年1月首座新能源厂站并网以来，保定新能源装机容量已连续13年高速增长。其中，更为突出的是分布式新能源，仅以光伏为例，分布式光伏装机容量从2014年的0.13万千瓦井喷至2020年的130.5万千瓦，6年时间增长了1000倍。

“2021年仅4月份一个月的分布式光伏报装容量已相当于2020年全年新增规模。”国网保定供电公司电力调度控制中心副主任胡文丽接受记者采访时表示，暴增的主要原因，一是国家能源局发布《关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知》明确，今年户用光伏发电仍有补贴，财政补贴预算额度为5亿元；二是保定市政府也出台了不少相关政策。比如，发布《关于促进“中国电谷”新能源电力产业发展的政策包》、《关于支持光伏产业发展的若干意见》等助力了新能源发展。“此外，用户不用担心并网接入问题，报装通过后电网公司帮助分布式用户提供并网接入服务。比如规划设计部门，一天最多时候可为500户百姓出具电网接入设计方案。”

“今年5月开始，2016年投资9万元的屋顶光伏已收回成本，一个月差不多进账1500多元。”河北省保定市徐水区童庄村村民杨友亮一边向记者“推销”户用光伏，一边展示光伏发电所带来的“真金白银”。

记者看到杨友亮手机APP显示，截至2021年5月27日，分布式光伏累计发电8.87万度、收益9.22万元。受益于光伏发电全额消纳的童庄村民有36户，为保障童庄村600多千瓦容量全部消纳，保定供电公司多次扩容配变。童庄村只是保定市新能源消纳的缩影，2020年保定新能源发电38.58亿千瓦时，连续13年全额消纳。

高渗透率带来一系列挑战

当大量分布式新能源发电系统接入后，电网呈现“分布式新能源渗透率”逐步增高的新变化。“渗透率越高，电网调峰调频服务的成本就越高，电网企业运行管理的压力就越大。”张纪欣直言。

保定电网既是华北电网腹地，也是实现“西电东送、北电南送”的重要节点，还肩负着11条向首都供电的500千伏线路保障工作。在新型电力系统的背景下，保定传统电网面临多重压力，尤其是分布式新能源渗透率高，电网消纳压力不言而喻。

记者采访获悉，保定电网西部山区新能源接入多，东南部12个县主网N-1过载问题多，北部四县用电供电需求多，雄安电网负荷增长多，核心城区重过载问题多。“所以，当大量分布式新能源集中接入时，接入区域的线路末端电压就可能会升高，直接影响附近区域电能质量，也对电网安全运行提出挑战。”张纪欣表示。

众所周知，新能源大规模接入后，改变了原有“源随荷动”产消模式。分布式新能源发电的随机性大、波动性强，出力调节能力弱。尤其在冬季，一旦遇到光照充足但负荷需求较小的情况，分布式新能源出力较高，而火电机组因需优先保障民生基本供热需求，无法压降出力，可能会发生电力供应大于需求，造成电力“产消失衡”。

与此同时，分布式新能源高渗透率改变了传统电网，将电能由“单向传输”模式转变为复杂的“双向传输”，电网运行特性及指标参数发生新变化。只有加快构建适应有源配电网的技术和管理模式，才能保证电网在新形势下足够坚强。

据了解，为提升保护适应能力，保定电网增加了200多处新能源并网点上级主变中性点间隙保护、线路保护及装置联跳并网开关回路，对10座10kV电压等级并网的分布式光伏配置线路光差保护、防孤岛保护。“目前，已实现西部220千伏新能源上送关键断面潮流监测，下一步将向110千伏推进。”张纪欣向记者介绍，随着分布式光伏实现可观可测，未来保定电网将开展分布式新能源功率预测等工作，保障新能源高比例消纳。

探索分布式新能源管理

为应对海量分布式电源接入，提高地区电网安全稳定运行，国网保定供电公司正在探索新型有源配电网管理模式。比如，“用电信息采集系统”的HPLC宽带电力载波技术，可感知分布式新能源用户运行信息，实现分布式新能源基础信息和运行数据全景监视，解决有源配网“盲调”问题。“通过全过程透明管理，我们可以轻松知道哪条配电网检修时涉及到哪些分布式电源。”张纪欣介绍。

“消纳高比例新能源我们一直在挖潜电网侧潜力，目前，我们正在探索配电网末端的双向互动电压控制。”胡文丽表示，简言之就是对分布式光伏电压实施动态跟踪并适时调整，而不会对老百姓正常用电造成影响。

国网保定供电公司调控中心的值班员王树欢说：“以前分布式新能源并网线路的末端电压太高，好多调压手段都用上了也不起作用，自从应用了分布式新能源可控技术，终于可以做到有效调压了。”

令值班员赞不绝口的是国网河北电力“基于5G的户用分布式新能源出力控制系统”，这套系统自2019年6月在保定市徐水区试点建设，目前已实现低电压等级并网分布式新能源可调可控。该系统能够在一定范围内调控分布式新能源无功出力，保障了新能源并网电压稳定合格，提高了电网的抗风险能力。下一步，他们还将推进系统应用的广度和深度，提升分布式新能源高渗透率下电网安全稳定运行水平。