湖北廣水，風力發電機矗立在山坡上。
湖北廣水，連片的光伏面板。
以上圖片均為夏一菲攝（影像中國）
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風、光等新能源發電易受自然環境影響產生波動，要想維持電網的安全穩定并提高清潔能源的利用率，需要加快技術創新。湖北廣水探索建立新能源新型電力系統，通過對發電到用電的一體化管理，讓20多萬居民用上了持續穩定的綠電，有效促進當地能源結構優化和新能源消納。
迎著春日的晨光，走進湖北隨州廣水市十里街道寶林寺村，滿是光伏板的向陽山坡，像一面巨大的鏡子，在陽光下熠熠生輝。
“這里十幾個山頭的光伏板，光照好的時候，每天可發電近20萬千瓦時。”廣水市寶林風光一體發電站工作人員騰洪波說，它們與20公里外的風力發電機產生的綠電，將傳輸到寶林風光一體發電站，再送入主電網。
寶林風光一體發電站位于廣水市100%新能源新型電力系統科技示范工程示范區域（以下簡稱“示范區”），是當地新型電力系統的重要組成部分。
“新型電力系統工程以新能源供電為主體，每天可穩定為20多萬人提供綠電，覆蓋廣水市主要商業、工業用戶和居民。”國網隨州供電公司總工程師孫朝霞介紹。
新能源產業興起，帶來新考驗
行駛在高速公路上，只見遠處的白色風力發電機葉片一直在旋轉。“我們這里有3座風電場和1座風光一體發電站，能滿足示范區內所有居民的用電。”孫朝霞說。
廣水市地處中緯度季風環流區域中部，擁有桐柏山至大別山、荊山與大洪山交匯地兩個風帶，海拔70米以上地區年平均風速為5.5—7.0米/秒，風能資源豐富。
“這里還是湖北省太陽能資源一級可利用區，平均年日照時長達1930小時，太陽能資源也很豐富。”孫朝霞介紹，有很多企業前來發展新能源相關產業。2012年，隨州首家新能源場站——鳳鳴風電場全部并網發電，隨后不少新能源電站也相繼并網。
新能源產業的興起，也給隨州電網帶來考驗。“那時，不同類型的新能源發電設備‘單打獨斗’，自然條件好時，電力盈余；條件不好的時候，電力缺乏。”國網湖北省電力有限公司電力科學研究院研究員葉暢說。
2016年，寶林光伏電站并網。2020年，隨著風機投入運行，正式形成寶林風光一體發電站。“一體發電站使得風電場和光電場實現了聯通，風電和光電互相補充，陽光充足時光伏多發電，風大時風機多發電。”騰洪波說，寶林風光一體發電站長期穩定運營，為構建新能源新型電力系統提供了初步思路。
獨木不成林，要實現廣水市千家萬戶都能穩定使用綠電的目標，僅靠一座發電站并不夠。
“風電和光電不斷增長，但受限于技術水平，這些綠電并不能被充分利用。”孫朝霞解釋，傳統電力系統的電力來源可控，負荷變化相對有規律，而風、光等新能源電力不穩定。隨著新能源占比越來越高，電源出力隨機性也越來越高，要想維持電網的安全穩定并提高清潔能源的利用率，需要加快技術創新，構建新型電力系統，實現從發電到用電的一體化管理。
5G全覆蓋，發電用電智能自動控制
中午，國網隨州供電公司電力調度控制中心調度班班長賈耀坤坐在工位上，專注地盯著眼前的屏幕。屏幕上，廣水新能源新型電力系統科技示范工程供區的新能源電場、光儲充站、變電站等設備通過密密麻麻的彩色線條連接在一起。
“我們這里一天24小時都有人值班，時刻關注區內發電和用電情況，源網荷儲協同控制系統對示范區發電用電實施智能自動控制，顯著提升了運行穩定性。”賈耀坤說。
為保障新型電力系統穩定運行，廣水市對域內電網的新能源發電設備、用戶終端等多個應用場景實現5G全覆蓋。
“我們利用云計算、物聯網等技術，開發了新能源發電預測系統、新能源發電有功自動控制、新能源無功電壓協同控制等多個系統，建成了新能源電網數字孿生平臺。”葉暢介紹，示范區4個新能源電場、2個變電站、17條饋線、703座臺變及相關用戶設施等均已連接至新能源電網數字孿生平臺。
研究人員還在供區內建設了5個光儲能站，發明了配套的構網型控制器。“控制器能夠建立并維護新型電力系統的頻率、電壓，讓新能源發電裝備與儲能電源具備與煤電、水電等常規電源相近的性能。”葉暢說。
依靠新能源電網數字孿生平臺、構網型控制器等軟硬件組成的源網荷儲協同控制系統，工作人員能夠實時協同控制示范區分布式電源、電動汽車充電樁等新能源設備，精準調節電壓波動，提高新能源的利用率。
“在各種極端復雜功率波動場景下，尤其是100%新能源獨立組網時，源網荷儲協同控制系統可以保證新能源的電壓、頻率穩定，滿足系統聯網運行時綠色高效、孤網運行時安全可靠等功能需求。”葉暢說。
兩個電網柔性互動，穩定社會用電
“沒想到生活在小縣城，也能這么快步入低碳生活！”家住示范區內十里街道中懋小區的王建說，“去年家里用上了綠電，剛開始還有點擔心，時間一長，感覺和之前一樣穩定”。
新能源發電主要“靠天吃飯”，示范區用電安全穩定如何保障？
“我們的新型能源電力系統仍然與主電網柔性互動，兩個電網通過能量路由器相連，新能源供電不足時，供區內可以立即用上主網的電。”葉暢介紹，能量路由器相當于一個閥門，類似WiFi網絡路由器，當能量路由器開啟時，新能源新型電力系統與大電網相連，從大電網取得電能通過線路輸送到每家每戶；關閉時，則與大電網斷開，將儲能電站的富余綠電，輸出給用戶。
在廣水市虎山能量路由器站，大小不一的儲能電池艙、儲能變流升壓艙、協調控制及輔助系統預制艙等設備嗡嗡作響。
“我們的能量路由器能連接不同電壓等級的3個交流端口和4個直流端口，各端口可靈活配置成不同控制方式，能量得以在不同端口間轉換。”葉暢介紹，通過能量路由器，工作人員還可以快速精準控制各端口電力潮流方向和大小，保證示范區內新能源與傳統能源無縫銜接。
目前，廣水市100%新能源新型電力系統整體運營過程覆蓋了風、光、儲、能量路由器、用戶終端等多個應用場景，保證示范區100%新能源獨立供電時間占比超過70%、新能源供電量占比超過80%，有效促進當地能源結構優化和新能源消納。
《 人民日報 》（ 2024年04月18日 07 版）