寧波多元融合高彈性電網(wǎng)供電承載力建設(shè)的探索與實(shí)踐

袁士超，朱曉杰，張志雄，羅 軼，謝 楚

（國網(wǎng)浙江省電力公司寧波供電公司，浙江 寧波 315010）

多元融合高彈性電網(wǎng)是國家電網(wǎng)戰(zhàn)略在浙江落地的主陣地，是建設(shè)具有中國特色國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的基礎(chǔ)之一，是能源互聯(lián)網(wǎng)的核心載體，是海量資源被喚醒、源網(wǎng)荷儲(chǔ)交互、安全效率雙提升的電網(wǎng)[1]。高承載力作為高彈性電網(wǎng)的基本特征，是電網(wǎng)所能承受的極限能力的指標(biāo)[2]。如何經(jīng)濟(jì)、高效和安全地提高電力系統(tǒng)功率動(dòng)態(tài)平衡能力，提升電網(wǎng)供電承載力，是建設(shè)多元融合高彈性電網(wǎng)的重要內(nèi)容。

1 輸變電設(shè)備動(dòng)態(tài)增容

1.1 主變動(dòng)態(tài)增容

寧波供電公司針對部分N-1風(fēng)險(xiǎn)突出的220 kV主變實(shí)施動(dòng)態(tài)增容試點(diǎn)，主變過載能力主要受主變110 kV電流限制、110 kV 配電裝置電流限制和導(dǎo)線正常載流量限制3 方面影響，其中，主變110 kV 電流、GⅠS 配電裝置和獨(dú)立流變由于技術(shù)限制暫不具備增容條件，其他可增容元件經(jīng)動(dòng)態(tài)電流校核后，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)增容主變情況匯總?cè)绫?所示。

表1 220 kV主變動(dòng)態(tài)增容情況

實(shí)施主變動(dòng)態(tài)增容期間，相關(guān)主變應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)油溫控制，主變風(fēng)冷控制策略相應(yīng)調(diào)整為：工作風(fēng)機(jī)組啟動(dòng)/返回，45 ℃/40 ℃；輔助風(fēng)機(jī)組啟動(dòng)/返回，55 ℃/50 ℃。動(dòng)態(tài)增容要求過后，應(yīng)盡快改回原設(shè)定值，以有效節(jié)約能源，延長風(fēng)機(jī)壽命。

1.2 輸電線路動(dòng)態(tài)增容

寧波供電公司針對天咸4485、天祥4486等20回220 kV線路規(guī)劃加裝導(dǎo)線、溫度、弧垂、圖像一體化檢測裝置361 套，高清視頻裝置23 套，微氣象在線檢測裝置160套，用以實(shí)現(xiàn)輸電線路動(dòng)態(tài)增容。

截至2021年上半年，已實(shí)現(xiàn)220 kV線路動(dòng)態(tài)增容9回，情況匯總?cè)绫?所示。

表2 220 kV線路動(dòng)態(tài)增容情況

2 電網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化

2.1 電網(wǎng)運(yùn)行方式動(dòng)態(tài)調(diào)整

寧波供電公司針對電網(wǎng)的不同負(fù)荷情況，將電網(wǎng)承載負(fù)荷狀態(tài)分為高負(fù)荷、正常負(fù)荷和低負(fù)荷3種，就3 種狀態(tài)分別提出電網(wǎng)運(yùn)行方式制定原則如表3所示。

表3 電網(wǎng)運(yùn)行方式動(dòng)態(tài)調(diào)整原則

在迎峰度夏、迎峰度冬期間，電網(wǎng)運(yùn)行方式按電網(wǎng)高負(fù)荷狀態(tài)制定，同時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。在春節(jié)等節(jié)假日期間，電網(wǎng)運(yùn)行方式按電網(wǎng)低負(fù)荷狀態(tài)制定，提高電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

2.2 可靠性與承載力彈性平衡

在迎峰度夏負(fù)荷最高峰時(shí)段，為充分挖掘供電承載力彈性，需要尋求供電可靠性與供電承載力間的平衡點(diǎn)。

寧波供電公司根據(jù)電網(wǎng)最高負(fù)荷預(yù)測情況，將部分220 kV 運(yùn)行方式做出調(diào)整，釋放電網(wǎng)承載力31萬kW，具體調(diào)整變電站及方式如表4所示。

表4 220 kV變電站方式調(diào)整釋放供電承載力

待最高負(fù)荷時(shí)段結(jié)束，電網(wǎng)恢復(fù)側(cè)重可靠性的運(yùn)行方式。

3 負(fù)荷側(cè)彈性提升

3.1 需求側(cè)響應(yīng)

浙江電網(wǎng)削峰日前需求側(cè)響應(yīng)按照單次響應(yīng)的出清價(jià)格、有效響應(yīng)電量進(jìn)行補(bǔ)貼，出清價(jià)格設(shè)置4 元/kWh 上限。填谷日前需求響應(yīng)執(zhí)行1.2 元/kWh年度固定補(bǔ)貼單價(jià)。實(shí)時(shí)需求響應(yīng)執(zhí)行4元/kWh年度固定補(bǔ)貼單價(jià)[6]，如表5所示。

表5 2021年浙江需求響應(yīng)補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)

日前削峰及日前填谷通常系統(tǒng)提前一天發(fā)出邀約，用戶在收到邀約后2 h 內(nèi)進(jìn)行回復(fù)。2021 年實(shí)時(shí)需求響應(yīng)分為h級(jí)、min級(jí)及s級(jí)，對應(yīng)的需求響應(yīng)發(fā)布時(shí)間分別為提前4 h，提前30 min和緊急調(diào)節(jié)。

2020年1—9月以及國慶期間，浙江省實(shí)施了54次電力需求響應(yīng)（包括25次實(shí)時(shí)削峰，24次日前削峰，5次日前填谷），削峰補(bǔ)貼平均單價(jià)3.5元/kWh。2021年寧波電網(wǎng)預(yù)計(jì)日前需求側(cè)響應(yīng)負(fù)荷575萬kW，各類響應(yīng)具體時(shí)段如表6所示。

表6 2021年寧波電網(wǎng)預(yù)計(jì)日前需求響應(yīng)負(fù)荷 萬kW

3.2 可中斷負(fù)荷接入

為增加緊急情況下電網(wǎng)供電承載力彈性，寧波電網(wǎng)逐步接入可中斷負(fù)荷。截至2021 年7 月底，寧波地區(qū)各區(qū)縣可中斷負(fù)荷接入21.86 萬kW，分布如表7 所示。預(yù)計(jì)2021 年底，寧波電網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)可中斷負(fù)荷接入36萬kW。

表7 2021年7月底寧波電網(wǎng)可中斷負(fù)荷接入情況 萬kW

可中斷負(fù)荷使用情景為特高壓直流輸送功率或重要輸變電設(shè)備故障后或者局部供區(qū)電力供應(yīng)出現(xiàn)較大缺額、局部斷面輸送功率超設(shè)備穩(wěn)定極限等緊急情況，對設(shè)備穩(wěn)定可靠出口要求高，接入后需同步指導(dǎo)用戶保障設(shè)備正常運(yùn)行并加強(qiáng)關(guān)注。

4 政策制定推動(dòng)儲(chǔ)能發(fā)展

4.1 新能源+共享儲(chǔ)能

儲(chǔ)能作為“源荷”互換的重要技術(shù)，是電網(wǎng)彈性提升的重要內(nèi)容。為推動(dòng)多元融合高彈性電網(wǎng)新能源儲(chǔ)能的發(fā)展，寧波各區(qū)縣出臺(tái)“新能源＋儲(chǔ)能”支持政策，要求新建新能源電廠光伏按照不低于裝機(jī)容量10%，風(fēng)電不低于裝機(jī)容量20%配置儲(chǔ)能。并在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)“新能源+共享儲(chǔ)能”實(shí)踐突破，探索出一條共享儲(chǔ)能商業(yè)應(yīng)用模式的創(chuàng)新路。

“共享儲(chǔ)能”模式根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行需求統(tǒng)籌建設(shè)集中式中大型儲(chǔ)能站，將更有利于電網(wǎng)調(diào)節(jié)和統(tǒng)籌調(diào)度，提高了電網(wǎng)供電承載力的可調(diào)節(jié)性。此外，共享儲(chǔ)能提高了儲(chǔ)能設(shè)備利用率，促進(jìn)可再生能源消納，為區(qū)域電網(wǎng)提供堅(jiān)強(qiáng)支撐，最大化實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能裝置經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

4.2 鼓勵(lì)用戶側(cè)儲(chǔ)能

2021年浙江電力實(shí)施峰谷不對稱降價(jià)，適度拉大峰谷價(jià)差，提高尖峰電價(jià)降低谷段電價(jià)，鼓勵(lì)儲(chǔ)能等產(chǎn)業(yè)發(fā)展[6]。新電價(jià)政策下，大工業(yè)電價(jià)的各時(shí)段價(jià)差進(jìn)一步拉大，尖谷時(shí)段價(jià)差較原來增大2.97%，峰谷時(shí)段價(jià)差較原來增大3.10%。同時(shí)2021年起，高峰時(shí)段另增7、8月電價(jià)，峰谷時(shí)段價(jià)差較原來增大11.36%。

新電價(jià)政策下，用戶側(cè)儲(chǔ)能的峰谷差收益得到提升，加上逐年增加的用戶側(cè)需求響應(yīng)收益，用戶側(cè)儲(chǔ)能投資經(jīng)濟(jì)性逐年提高，可帶動(dòng)更多用戶進(jìn)入儲(chǔ)能投資。此外，最新電價(jià)調(diào)整政策制定方向要求峰谷電價(jià)原則上不低于3∶1[7]，為用戶側(cè)儲(chǔ)能收益的進(jìn)一步提升創(chuàng)造了條件。

5 總結(jié)展望

高承載力作為高彈性電網(wǎng)的基本特征，是建設(shè)多元融合高彈性電網(wǎng)的重要內(nèi)容。深度思考寧波電網(wǎng)供電承載力拓展方向，分別從輸變電設(shè)備動(dòng)態(tài)增容、電網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化、負(fù)荷側(cè)彈性提升、政策制定推動(dòng)儲(chǔ)能發(fā)展4個(gè)方面提出電網(wǎng)供電承載力提升方法。在寧波電網(wǎng)夏季極端高負(fù)荷和假期低負(fù)荷運(yùn)行情況下，充分利用各項(xiàng)措施實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)供電承載力彈性變化，使其滿足電網(wǎng)正常運(yùn)行條件，為浙江地區(qū)多元融合高彈性電網(wǎng)供電承載力建設(shè)提供參考和借鑒。