以科技创新的源头活水为新型电力系统添动能

7月4日，由国网冀北电力有限公司参与研发的创新项目——“柔直换流站AI智检管家”首次亮相2024世界人工智能大会。“柔直换流站AI智检管家”创新应用生成式AI技术，通过植入直流运检问答模型，培育出了“精业务、懂交流”的“数字员工”，提升了换流站设备故障智能预警和诊断能力、现场作业智能管控能力，是冀北公司为进一步提升张北柔直工程运检质效的重点科技创新项目。

科技兴则民族兴，科技强则国家强。当前百年变局加速演进，科技成为关键变量，谁牵住了科技创新这个“牛鼻子”，谁走好了科技创新这步先手棋，谁就能占领先机。

冀北地处京畿、环绕首都，是“十四五”规划的九大清洁能源基地之一，域内拥有张家口国家可再生能源示范区和国家电网有限公司新型电力系统地区级示范区，能源转型要素齐全，电网兼具送受端特点，厚积着科技创新的沃土。冀北公司充分发挥资源优势，突出顶层设计，强化系统创新，始终把科技创新摆在突出位置，面向冀北全域，制定了新型电力系统综合示范行动，配套推进科技创新、数字化转型、风光储输示范工程再提升“三个登高行动”，明确了新型电力系统张承地区科技创新示范工程，冀北电网源网荷储数各环节已经形成和应用了较多具有行业影响力的科技创新成果，冀北公司正以科技创新的源头活水，书写着争创新型电力系统标杆，打造能源转型最佳实践的崭新篇章。

建成最大调相机群

服务大规模新能源并网

冀北清洁能源基地地处河北北部，风、光资源丰富，是我国“十四五”规划的九大清洁能源基地之一。冀北公司充分发挥新能源资源优势，不断加大技术创新、系统创新，在新能源发电主动支撑技术、大规模交直流系统电磁暂态仿真、宽频振荡分析与抑制、虚拟同步机运行与控制等前沿领域开展技术攻关，破解了大规模新能源并网的世界性难题，取得了突破性成果。

张北地区被称为“风的故乡，光的海洋”。这里风吹四季，阳光灿烂，年平均日照时间将近3000小时，无限“风光”蕴藏着巨大能量。由冀北公司运营的国家风光储输示范工程就矗立在这片美丽的原野上。

走进示范基地电站控制中心，一套科技感十足的操作系统呈现在眼前。这里被称作整个风光储输联合发电系统的大脑，对风光储输系统进行统一协调。“风光储输‘四位一体’联合发电控制和调度模式使新能源发电出力10分钟平均波动率由30%降至小于5%，同时研发国内首个多尺度、全天候、高精度风光联合功率预测系统，实现风光联合功率预测偏差小于10%。”国网冀北张家口风光储输新能源有限公司党委党建部主任梁立新说，工程的投产为解决新能源大规模集中开发难以控制、难以调度的世界性难题贡献了“中国智慧”。

为进一步确保新能源可靠发出、可靠并网、可靠送出，冀北公司推动“新能源+调相机”模式落地、壮大。

2022年12月14日，冀北地区首台新能源分布式调相机在承德塞罕坝轿顶山风电场正式投入运行。据风电场有关负责人介绍，项目投产后提升新能源送出能力超30%，该风电场2023年全年增发新能源电量2.5亿千瓦时。2022年12月27日，国家风光储输示范基地首台调相机组实现一次并网成功，标志着该电站已在全国范围内首家实现“新能源+储能+调相机”模式落地。

调相机被称为电网安全稳定运行的“压舱石”“稳定器”，具有系统简单、集成度高、调节性能好等优点，既能发挥系统动态无功储备的作用，又能为新能源场站提供暂态和稳态全过程电压支撑，可有效解决新能源汇集地区电压支撑能力不足的问题，助力提升新能源安全运行和消纳水平。

截至7月初，冀北电网累计投产调相机25台，总容量62万千乏，提升新能源送出能力140.5万千瓦，建成国内规模最大的新能源汇集系统分布式调相机群，成为国内运行分布式调相机规格最全、台数最多的省级电网。

应用构网型技术

支撑新能源高比例接入柔直电网

冀北公司针对当前新能源发展超规划、源网荷不协调等问题，持续优化电网发展布局，抓好区域内特高压、超高压等各级电网建设，服务大型能源基地开发外送。截至目前，冀北公司形成了以京津冀北1000千伏特高压大环网为支撑，西部多层级、多通道、多落点交直流电网深度融合的清洁能源外送格局，东部“三横四纵”500千伏坚强受端主网架，为推动新能源资源在更大范围内优化配置发挥了重要作用。

截至7月14日，世界首个柔性直流电网工程——±500千伏张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程，累计向京津冀地区输送“绿电”超320亿千瓦时，约等于870余万户家庭一年的用电量。

张北柔直工程于2020年6月29日竣工投产，是世界上电压等级最高、输送容量最大的柔性直流工程，核心技术和关键设备均为国际首创。该工程将首都负荷中心与冀北清洁能源基地、丰宁储能基地实现隔空“牵手”，用张北的风点亮北京的灯。

工程投运以来，国家电网有限公司针对柔直电网技术的特殊性，探索应用先进的“构网型开环控制策略”，有效平抑新能源大规模并入柔直电网给系统带来的波动，减少系统运行故障发生率，大幅提高柔直电网调节能力和灵活性，提升新能源输送能力30%以上，工程实现450万千瓦满功率运行。

“柔性直流电网电力电子装置占比高，控制难度很大。构网型技术可以使电力电子装置模拟传统发电机特性，提供稳定的频率和电压支持，使电网运行状态不再随新能源的波动而波动。构网型控制策略的创新研究和试验成功，为新能源高比例接入直流输电系统提供了有力支撑，对新能源基地高效外送具有重要示范意义。”国网冀北电科院电网技术中心副主任黄天啸介绍说。

建成电动重卡型虚拟电厂

赋能地方特色产业发展

冀北公司稳妥有序、因地制宜推动电能替代，将清洁电能延伸至工业、交通、建筑、居民生活等各领域，重点聚焦电动重卡等产业，持续提高电能占终端能源消费比重，引导全社会节约用能、高效用能、绿色用能。

电动重卡的电池具有储能单元容量大、充电功率高的特点，是一种非常优质的储能资源。冀北公司在全国首次将电动重卡电池资源进行聚合，以虚拟电厂模式运营，通过参与电力辅助服务市场，在电网负荷低谷时段充电，将电能储存在电池中，从而降低电网峰谷差，促进电力供需平衡和新能源消纳，这样的模式有良好的社会效益和经济效益。

4月2日，河北唐山电动重卡保有量首次突破1万辆，约占全国总量的六分之一，居全国首位。超过10万辆次电动重卡首次参与了电网峰谷调节，调节电量超50万千瓦时，冀北公司初步建成了我国首个电动重卡型虚拟电厂运营模式。

2023年11月底，工信部等八部门出台文件，在全国范围内选择15个城市，启动首批公共领域车辆全面电动化先行区试点，唐山是重卡电动化示范试点城市。在唐山，电动重卡主要应用于港口物流、矿山运输等场景，具有低碳环保、运营成本低等优势。今年一季度，该地区新增重卡充换电站30座，充电量达1.7亿千瓦时，同比增长17%，创历史新高。目前该地区已建成重卡充换电站332座、充电桩2618个，累计充电量超14亿千瓦时。

“电网负荷低谷时段也是新能源发电高峰时段，从电力供需平衡的角度看，重卡每多充一度电就可以让新能源多发一度电。目前，我们聚合了11座重卡充换电站电池储能资源，调节能力最大可达2.23万千瓦，相当于多让4台大功率风力发电机运行发电。如果把唐山所有重卡充换电站电池资源全都聚合，调节能力预计最大可达50万千瓦，单月可增发新能源电量约500万千瓦时。”国网唐山供电公司副总经理孟祥来说。

新型储能技术研究

为规模化应用提供整体解决方案

冀北公司充分依托国家风光储输示范工程资源优势，立足储能定位，强化源网荷储统一规划，健全储能运行与管理机制，突破储能关键技术，推动大规模储能分层合理布局、多时空协同运行，实现各类储能与源网荷共建共享、高效联动。

走进国家风光储输示范工程现场，只见一架架洁白的风机排列有序，一块块光伏板熠熠生辉，而不远处的储能厂房则沉稳安静，如同一个个蕴藏着丰富风光资源的“能量魔方”。

储能技术可以针对风、光发电的随机性、波动性和间歇性进行调节，实现风、光、储多时间尺度的出力互补，提高新能源发电的可预测性、可控制性、可调度性，使之达到或接近常规电源，解决新能源安全稳定运行和有效消纳问题。如何让储能稳定地发挥作用，便是冀北公司攻关的重点。

冀北公司提出新能源与储能联合主动支撑控制策略，实现储能容量最优配置，形成“新能源+储能”推广应用新模式，为新能源电站提供科学、经济的储能系统应用整体解决方案。同时，冀北公司搭建电池储能系统多层级精细化仿真平台，研究复杂运行工况下的储能单元充放电性能劣化规律，形成了储能电站单体—单元—储能系统—电站多层级精细化建模方法，为后续研究提供便利。

在加强技术攻关的同时，冀北公司还不断提升电站储能系统的运营效率，通过对大规模电池储能电站系统集中接入、协调控制以及实时快速出力分配，使电池储能电站的整体响应时间小于900毫秒，10分钟联合发电波动率均小于5%，在解决风光资源不稳定特性、实现其大规模集中并网、集成应用中发挥出显著作用。

为进一步推动储能产业持续健康发展，冀北公司与张家口市人民政府共同发起成立储能电站检测与评价中心，携手相关科研院所，进一步加大深化新型储能规模化应用研究，建立完善新型储能性能检测和安全评价技术标准，统筹开展储能电池及系统安全检测和评价等各项工作，努力培养更多储能行业专业技术人才，促进国家新型储能和新能源产业健康有序发展。■