契合环巢湖生态高地的“零碳”新型电力系统

范荣琴，赵 刚，李博逊，左 奎

（1.国网巢湖市供电公司, 安徽 巢湖 238000；2.天地电研（北京）科技有限公司，北京 102206）

0 引 言

围绕国家“双碳”目标，安徽省合肥市将推进低碳城市和适应气候变化城市试点，探索建设环巢湖周边1 km保护区“零碳”排放实验区。巢湖供电公司将借力环巢湖生态高地政策支持，打造环湖生态高地“低碳样板区”，聚焦绿色能源、智慧能源等领域，提高利用效能，助力“双碳”目标落地。

1 面临的挑战

1.1 大规模新能源接入，接入和消纳问题日益凸显

风、光、生物质能等新能源的迅猛增长会对电力系统稳定性产生影响，将巢湖电源结构由稳定、可靠为主转变为随机性强、可控性弱的新能源发电为主。截止2021年底，巢湖清洁能源装机47.56万kW，发电量占全社会用电量的比重为21%，预测2025年、2030年装机规模将分别达到76.5、105.8万kW，发电量占全社会用电量的比重分别达到29.1%、41.6%，新能源接入和消纳压力大，同时风、光等新能源发电具有较强的随机性、波动性和间歇性，电力系统调节和保障压力大[1]。

1.2 电能替代潜力巨大，加大了配网支撑负荷高效接入的难度

“双碳”目标加速了终端用能行为的调整，巢湖在工业、交通、农业等重点领域将不断推进电能替代的深度广度，用户侧趋向高度电气化，用电行为结构复杂化。随着多元负荷的增多，多元负荷的随机性可能会导致局部地区的负荷紧张，增加配电网的负担，巢湖配电网迫切需要解决自身薄弱环节，完善网架结构，加强需求侧管理，强化配电网对电能替代负荷接入的支撑能力[2]。

1.3 协同运行机理复杂，对调度控制系统带来挑战

当前，巢湖市分布式光伏点多面广，且多接于配网末端，暂未全面实现系统实时可观可测可调可控。配电网络在数字化全息感知深度和广度覆盖不够，难以支撑。分布式电源大规模并网运行及参与市场交易，配电网调度呈现分散化趋势，现有电网调度生产组织体系难以适应。需逐步构建“全景感知、柔性控制、网源协同”的新型有源配电网调度体系，提升电网安全可控水平。

2 建设目标及思路

2.1 建设目标

（1）总体目标。巢湖新型电力系统建设的总体目标为打造环巢湖生态高地、构建“零碳”综合示范，服务“生态高地”美丽巢湖建设。建成以光伏为主的新能源高效消纳、坚强智能电网安全稳定、源网荷储协同发展、数智赋能电网升级，支撑省公司新型电力系统高地建设，助力“碳达峰、碳中和”目标[4]。

（2）分阶段目标。按照如图1所示的巢湖新型电力系统建设总体目标，预计到2035年基本建成新型电力系统，2050年全面建成巢湖市新型电力系统。

图1 巢湖新型电力系统建设分阶段目标

第一阶段（2023年）：形成一批“看得见、摸得着、可展示”的示范成果，以层层演进、不断升级迭代的方式，形成可推广、可复制模式。

第二阶段（2024—2025年）：初步建成环巢湖生态高地·“零碳”综合示范。率先建成环巢湖15个示范工程，新能源装机占据主导地位，电能替代领域持续拓展，电网结构大幅完善。

第三阶段（2025—2035年）：基本建成巢湖市新型电力系统，形成大电网、微电网、分布式能源协调发展，电力和能源供应网络互联互济互通，实现电力市场规则逐步完善，碳市场与电力市场联动的开放形态。

第四阶段（2035—2050年）：全面建成巢湖市新型电力系统，实现“清洁低碳、安全高效”的现代能源体系。

2.2 建设思路

服务“双碳”战略落地，以需求和问题为导向，提出“1244”建设思路（见图2），以“双碳”目标统领，实施15项精品示范工程，通过试点引领、场景先行、以点带面、迭代升级，从局部到整体不断演进，闯出巢湖生态高地特色新道路[5]。

图2 巢湖新型电力系统建设思路

3 相应对策

3.1 重点任务

充分发挥巢湖生态治理政策优势，以五大争先行动为主线，从源、网、荷、储、数字赋能五大方面，按照示范先行、区域推广、全域聚合“三步走”路线，建设绿色、坚强、智慧、融合“四位一体”生态融合型县级新型电力系统示范，重点谋划实施好风电、光伏、生物资能、化学储能、电动汽车充电桩等项目，实现多能互补协同发展[6]。

巢湖新型电力系统建设重点任务如图3所示。

图3 巢湖新型电力系统建设重点任务

3.2 示范场景

通过15项示范工程促进新能源集中式与分布式发展，支撑大电网、配电网、通信网、配电自动化等“1+N”融合发展，拓展多元用能模式，构建源网荷储协调控制体系。

3.2.1 场景一：半汤中心供电所数字化提升工程

以数字物联、协同共享、智慧服务为切入点，以业务数据汇集、物联感知数据采集等为建设基础，以基建升级数字转型、数据挖掘提质增效等为建设主线，达到优化客户体验、强化业务管控、提升作业效率、支撑管理决策、赋能巢湖生态发展的建设效果。

3.2.2 场景二：惠峰村“惠风和畅 峰回路转”乡村振兴示范工程

聚焦槐林惠峰村资源，发挥电网企业行业优势，创建“五个易”打造3个惠峰，即发展惠峰、绿色惠峰、和谐惠峰，大力推进乡村电能替代，体现“绿色发展、品质服务”理念，助力乡村振兴。

3.2.3 场景三：数字化配电站房示范工程

数字化电房改造顺利完成后，运维人员只需通过远程监控画面信息，就可以分析配电房内运行状态，实现电房的全面状态感知、在线巡视、风险预判、数据共享，有效提升配电巡检效率，提高配电站房及设备运维全管理水平。

3.2.4 场景四：智能配电台区及低压配电网自动化工程

通过对配电变压器运行方式和低压线路开关进行自动控制，实现低压线路故障隔离和重构、配电变压器经济运行、低压线路负荷调配、三相负荷不平衡调节等功能，提升低压台区自治和感知能力以及互联和共享服务能力。

3.2.5 场景五：黄麓镇零计划停电示范区工程

通过开展不停电作业示范区建设，稳步提升优质服务水平，加强不停电作业队伍建设，创新不停电作业技术水平，推动巢湖半岛区域示范区配网不停电作业“全覆盖”，并形成示范效应。

3.2.6 场景六：基于“5G”技术的配电自动化工程

5G技术和云计算、大数据、物联网、人工智能等信息技术深度融合，形成新一代信息基础设施核心能力，给电力行业的发展带来深刻变革。通过基于“5G”技术的配电自动化示范，探索光缆敷设困难区域配电自动化建设，为巢湖电网5G应用起到了试点、示范作用。

3.2.7 场景七：适应“源网荷储一体化”县域虚拟电厂智慧调控平台建设

虚拟电厂作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统，将不同空间的可调节负荷、储能侧和电源侧等一种或多种资源聚合，实现自主协调优化控制，有利于提升电力系统实时平衡和安全保供能力。

3.2.8 场景八：居巢经济开发区需求响应

需求响应不仅可以解决工业园区中能源线路的拥塞问题，而且可以加强供需平衡、提高市场流动性、引导客户改变能源需求。此外，还可以提高效率，减少对单一形式的能源的依赖，缓解电网运行压力。

3.2.9 场景九：烔炀镇风雨无忧配电网工程

烔炀镇环巢湖沿线配电网网架结构相对较为薄弱，供电可靠性不高，抵御自然灾害能力较差，通过实施风雨无忧配电网工程，提高烔炀镇配电网整体供电可靠率、抵御自然灾害能力得以保障，为巢湖沿线经济发展提供有力支撑。

3.2.10 场景十：环巢湖港口全电码头绿色示范工程

全电码头让港口进入了绿色发展时代，达到节能减排目的，有效降低企业碳排放并产生经济收益，政府通过补贴或税收等方式支持港口企业推广电动重卡以实现降低碳排。

3.2.11 场景十一：“光储充”一体化微电网示范

在新型电力系统背景下,微电网将成为未来电网的重要发展方向。通过智慧充电网实现连接电网、电动汽车、可再生能源、储能和用户之间的微电网，可充分发挥充电网的柔性支撑作用，最终实现新能源车用能绿色“零碳”的目标。

3.2.12 场景十二：合巢经开区构建电动汽车5 min充电圈

通过不断优化充电价格体系，探索开展各种充电增值服务，以管理创新、技术创新和模式创新共同驱动，打造合巢经开区5 min充电圈，助力市民形成绿色低碳生活方式。

3.2.13 场景十三：中庙-姥山岛旅游区“零碳”示范工程

以“全电景区”建设赋予绿色生态旅游新底色，是助力低碳发展的有效途径。通过对中庙-姥山岛景区电气化、智能化改造及综合能源管理等示范工程建设，争取打造成全省乃至全国绿色生态旅游区零碳排放精品示范。

3.2.14 场景十四：散兵镇废弃矿山绿色修复工程

将光伏发电与矿山生态治理有机结合，如此不仅可解决土地资源利用问题，也可推动生态环境治理。通过光伏+矿山修复相结合获得多重效益，变废弃矿山为 “金山银山”。通过矿山转场运输电气化工程，实现节能减排，通过探索建立的多方商业合作模式，实现互利双赢。

3.2.15 场景十五：黄麓镇大学城公共建筑能效挖潜示范工程

通过对黄麓大学城高校能效诊断与分析，开展综合能源服务，降低建筑的综合能耗，促进可持续性能效提升，打造黄麓大学城绿色零碳建设示范。

4 结 论

以建设环巢湖生态高地、构建“零碳”综合示范区电力系统为目标，以源网荷储协调互动为关键举措，牢固树立创新、协调、绿色、开放、共享的理念，开展新型电力系统的建设，有效推动配电网网架柔性灵活、分布式资源主动共享、控制模式高效智慧的新型配电网，打造巢湖先行示范样板，助力“碳达峰、碳中和”目标。