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草原上的能源结构变革

文章来源:内蒙古国资委   发布时间:2019-01-08

这里是位于中国正北方的内蒙古。作为国家重要的能源基地和我国北方重要生态安全屏障,在这里,一场能源结构的变革正在悄然进行……

在改革开放春风吹拂10年后的1988年,第一台功率为100千瓦的风机从锡林郭勒草原的朱日和风场并入内蒙古电网。风电、光伏电站乘着政策的东风,在30年时间里,如雨后春笋般生发,经过多年突进式的发展,截至2018年第4季度,蒙西电网新能源装机已突破2450万千瓦。

“十三五”以来,我国电源结构继续优化,可再生能源装机占比超过35%,可再生能源消纳总体有所改善。但是,为落实减少煤炭消费、增加清洁能源比重、推动能源革命的战略任务,必须持续提高可再生能源装机和电量比重。截至2018年底,风电装机1813万千瓦,光伏装机688万千瓦。

科技创新推动新能源消纳

内蒙古地处内陆,干旱少雨,可利用的可再生能源唯有风能和太阳能。与南方大江大河水量丰沛稳定不同,北方的风和光来势汹汹、去势无常,伴随着新能源的跨越式发展,新接入的新能源负荷带给电网前所未有的压力与挑战。新能源固有的随机性、波动性给电网频率调整带来困难,新能源自身涉网保护配置、低电压脱网等缺陷给内蒙古电网安全稳定运行埋下隐患,新能源发电并网已经成为制约新能源发电技术的核心问题。

伴随着新能源的跨越式发展,集团公司高瞻远瞩、提前谋划,站在技术先行者及管理规范者角度,完善新能源运行管理体系,以集约化管理理念为指导开展的新能源涉网安全管理工作,为内蒙古电网安全稳定运行奠定了坚实基础,使内蒙古电网新能源消纳水平始终保持国内领先水平,新能源发电总量位列省级电网首位。

在新能源技术支持系统支撑下,电网新能源发电的“在线”管控能力提高,实现弃风、弃光早期预警、实时诊断、远期预测全方位优化。建成风电行业首套运行指标分析和弃风、弃光统计体系,重点在电网调峰能力、风电极大值、极小值和爬坡功率预测评价、弃风和弃光多种准确统计、AGC/AVC运行和综合控制性能评价、新能源场站并网技术水平综合评价等多方面新能源调度运行评价系列指标,对规范新能源场站调度运行指标、评估新能源运行资源、提高调度管理精细化以及并网消纳能力等具有重要意义。在此基础上,开展调度计划集约化管理工作。“如果根据预测结果电网即将发生弃风、弃光情况,系统将自动提示告警,然后由调度计划处组织新能源消纳领导小组成员集体研究火电的机组开机方式,优化网内电气设备检修时间,为新能源消纳提供充足空间。”据集团公司系统运行部相关负责人介绍,通过自主创新,他们在国内率先以“数采独立、应用集成”模式创建具有多项自主核心技术、引领行业发展的“内蒙古电网风电调度技术支持系统”。建立完整功率预测体系,实现基于数值气象预报的多时间尺度与空间广域跨度功率预测体系;通过自主开发的新能源协调控制功能,解决了新能源场站控制的综合模式组合及基于联合控制的风火协调策略。

为有效加强新能源运行管控,提高管理效率,系统运行部建立新能源业务反馈机制。各专业处室发现新能源相关管理问题、安全漏洞及管理建议可通过电力调控管理系统(OMS系统)下的新能源业务反馈模块进行处室间信息流转传递。通过该反馈机制,可在最短时间内呈现新能源管理问题,汇集各专业科室改进建议,并提交分管领导审核,有效提升新能源运行管控能力,封堵电网安全漏洞。

“内蒙古经验”成为管理典范

内蒙古电网是国内最早开展风电机组低电压穿越控制的全实时数字仿真论证和过程仿真工作的电网企业,解决了风机抵御系统故障电压扰动问题,促进了风电机组控制技术进步,降低了风电故障脱网风险,对高比例风电接入系统安全运行起到重要作用。该项目成果获得内蒙古自治区科技进步三等奖。率先在国内电力行业开展风电机组BPA仿真模型建模和实测方法研究工作,完成“内蒙古电网风电机组模型开发与参数实测研究”科技项目;联合中国电科院率先开展“光伏发电模型及与系统网源协调配合研究”、“光伏电站短路试验及仿真模型测试方法”科技项目,在国际电力行业级别最高最具影响学术会议——国际电气电子工程师学会电力和能源分会2014年学术年会进行论文宣讲和学术交流,向国际社会展示内蒙古电网最新研究成果,提升了国内外电力学术领域影响力和知名度。集团公司多次在“可再生能源电力并网研究协助组会议”“国际风能协会蒙古规模化风电发展会议”等重要国际会议上进行典型发言。特别是在2014年11月举办的北京国际风能大会上,集团公司系统运行部因在风电并网运行控制领域作出的突出成绩,获“风电发展杰出贡献奖”,为集团公司在新能源调度管理领域赢得荣誉。

截至2018年12月底,内蒙古电网已安全稳定运行20余年,是我国唯一一个具有大规模风电接入未发生大规模风机脱网事件的省级电网公司,集团公司的新能源运行管理方式也得到行业认可并逐步推广。由于以科技创新为支撑的内蒙古电网新能源运行管理体系完善、管理理念先进、效果明显,2015年国家能源局组织清华大学、中国电力规划总院等单位对集团公司新能源管理体系开展调研,从科技创新、管理创新等角度研究内蒙古电网新能源运行管理经验,将内蒙古电网作为新能源管理消纳典范向全国推广。国内诸多网省电力公司通过多种渠道学习内蒙古电网新能源运行管理方法,中国电科院、南方电网公司、清华大学等多家单位专门赴集团公司系统运行部调研新能源运行管理经验,国家电网蒙东电力公司、宁夏电力公司已全盘复制或部分采用内蒙古电网相关运行管理手段。

清洁能源助力经济发展

“十二五”期间,内蒙古电网风电、生物质、太阳能等清洁能源装机增至1921万千瓦,上网电量增至302亿千瓦时,折算累计减少标煤消耗3669.3万吨,减少二氧化碳排放9540.2万吨。内蒙古电网统调清洁能源发电量和所占比重,均居全国各省网公司首位。进入“十三五”后,数字继续攀升,2017年,蒙西电网新能源装机容量达到2226万千瓦,上网电量427亿千瓦时,超过“十二五”期间蒙西电网清洁能源发电总量,折算累计减少标煤消耗1452万吨,减少二氧化碳排放3203万吨,为自治区节能减排、建设北方重要生态安全屏障作出突出贡献。

为适应电力体制改革形势,规范新能源参与市场交易行为,集团公司配合自治区经信委出台风电参与电力市场交易规则、风电与自备电厂实时替代交易、风火发电权交易等一系列规章制度,提高新能源参与市场交易行为管控能力,维护并促进了内蒙古电力市场秩序。2016年以来,内蒙古电网新能源市场交易电量达227亿千瓦,为区内各大电力用户共计让利50亿元,有效降低了用电企业生产成本。由于网内新能源交易规模增加,蒙西地区电价低洼效应明显,吉铁集团、达拉特工业园区、乌海工业园区等一批外地大用户企业积极寻求在蒙西地区立项建厂,内蒙古电网供电量增幅明显,有效拉动了自治区经济发展。

面向更加清洁、绿色的未来,集团公司还将通过加大实施清洁能源供暖、电能替代、发挥需求响应资源优势等,增加可再生能源就近消纳电量,进一步规范新能源场站调度运行指标、评估新能源运行资源、提高调度管理精细化以及并网消纳能力,以更加高效、完善的新能源输送方式为受端用户提供更多稳定、安全的清洁能源,以千里草原的无限风光回馈城市和电网。