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?怎么来适应绿色化转型?如何更好满足经济社会持续健康发展需要?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,强化科学技术创新,大胆探索新应用场景,为江苏高质量发展“充电”赋能。
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”。
“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。
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。
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%,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。
从白鹤滩到江苏,超2000公里的输电线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。
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。
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。
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学技术创新、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。
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。
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作,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学技术创新成果同频共振,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,让每个人都可以感觉到绿色生活、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,一直在优化绿色能源结构,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。