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湖北广水，风力发电机矗立在山坡上。 |
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湖北广水，连片的光伏面板。 |
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风、光等新能源发电易受自然环境影响产生波动，要想维持电网的安全稳定并提高清洁能源的利用率，需要加快技术创新。湖北广水探索建立新能源新型电力系统，通过对发电到用电的一体化管理，让20多万居民用上了持续稳定的绿电，有效促进当地能源结构优化和新能源消纳。
迎着春日的晨光，走进湖北随州广水市十里街道宝林寺村，满是光伏板的向阳山坡，像一面巨大的镜子，在阳光下熠熠生辉。
“这里十几个山头的光伏板，光照好的时候，每天可发电近20万千瓦时。”广水市宝林风光一体发电站工作人员腾洪波说，它们与20公里外的风力发电机产生的绿电，将传输到宝林风光一体发电站，再送入主电网。
宝林风光一体发电站位于广水市100%新能源新型电力系统科技示范工程示范区域（以下简称“示范区”），是当地新型电力系统的重要组成部分。
“新型电力系统工程以新能源供电为主体，每天可稳定为20多万人提供绿电，覆盖广水市主要商业、工业用户和居民。”国网随州供电公司总工程师孙朝霞介绍。
新能源产业兴起，带来新考验
行驶在高速公路上，只见远处的白色风力发电机叶片一直在旋转。“我们这里有3座风电场和1座风光一体发电站，能满足示范区内所有居民的用电。”孙朝霞说。
广水市地处中纬度季风环流区域中部，拥有桐柏山至大别山、荆山与大洪山交汇地两个风带，海拔70米以上地区年平均风速为5.5—7.0米/秒，风能资源丰富。
“这里还是湖北省太阳能资源一级可利用区，平均年日照时长达1930小时，太阳能资源也很丰富。”孙朝霞介绍，有很多企业前来发展新能源相关产业。2012年，随州首家新能源场站——凤鸣风电场全部并网发电，随后不少新能源电站也相继并网。
新能源产业的兴起，也给随州电网带来考验。“那时，不同类型的新能源发电设备‘单打独斗’，自然条件好时，电力盈余；条件不好的时候，电力缺乏。”国网湖北省电力有限公司电力科学研究院研究员叶畅说。
2016年，宝林光伏电站并网。2020年，随着风机投入运行，正式形成宝林风光一体发电站。“一体发电站使得风电场和光电场实现了联通，风电和光电互相补充，阳光充足时光伏多发电，风大时风机多发电。”腾洪波说，宝林风光一体发电站长期稳定运营，为构建新能源新型电力系统提供了初步思路。
独木不成林，要实现广水市千家万户都能稳定使用绿电的目标，仅靠一座发电站并不够。
“风电和光电不断增长，但受限于技术水平，这些绿电并不能被充分利用。”孙朝霞解释，传统电力系统的电力来源可控，负荷变化相对有规律，而风、光等新能源电力不稳定。随着新能源占比越来越高，电源出力随机性也越来越高，要想维持电网的安全稳定并提高清洁能源的利用率，需要加快技术创新，构建新型电力系统，实现从发电到用电的一体化管理。
5G全覆盖，发电用电智能自动控制
中午，国网随州供电公司电力调度控制中心调度班班长贾耀坤坐在工位上，专注地盯着眼前的屏幕。屏幕上，广水新能源新型电力系统科技示范工程供区的新能源电场、光储充站、变电站等设备通过密密麻麻的彩色线条连接在一起。
“我们这里一天24小时都有人值班，时刻关注区内发电和用电情况，源网荷储协同控制系统对示范区发电用电实施智能自动控制，显著提升了运行稳定性。”贾耀坤说。
为保障新型电力系统稳定运行，广水市对域内电网的新能源发电设备、用户终端等多个应用场景实现5G全覆盖。
“我们利用云计算、物联网等技术，开发了新能源发电预测系统、新能源发电有功自动控制、新能源无功电压协同控制等多个系统，建成了新能源电网数字孪生平台。”叶畅介绍，示范区4个新能源电场、2个变电站、17条馈线、703座台变及相关用户设施等均已连接至新能源电网数字孪生平台。
研究人员还在供区内建设了5个光储能站，发明了配套的构网型控制器。“控制器能够建立并维护新型电力系统的频率、电压，让新能源发电装备与储能电源具备与煤电、水电等常规电源相近的性能。”叶畅说。
依靠新能源电网数字孪生平台、构网型控制器等软硬件组成的源网荷储协同控制系统，工作人员能够实时协同控制示范区分布式电源、电动汽车充电桩等新能源设备，精准调节电压波动，提高新能源的利用率。
“在各种极端复杂功率波动场景下，尤其是100%新能源独立组网时，源网荷储协同控制系统可以保证新能源的电压、频率稳定，满足系统联网运行时绿色高效、孤网运行时安全可靠等功能需求。”叶畅说。
两个电网柔性互动，稳定社会用电
“没想到生活在小县城，也能这么快步入低碳生活！”家住示范区内十里街道中懋小区的王建说，“去年家里用上了绿电，刚开始还有点担心，时间一长，感觉和之前一样稳定”。
新能源发电主要“靠天吃饭”，示范区用电安全稳定如何保障？
“我们的新型能源电力系统仍然与主电网柔性互动，两个电网通过能量路由器相连，新能源供电不足时，供区内可以立即用上主网的电。”叶畅介绍，能量路由器相当于一个阀门，类似WiFi网络路由器，当能量路由器开启时，新能源新型电力系统与大电网相连，从大电网取得电能通过线路输送到每家每户；关闭时，则与大电网断开，将储能电站的富余绿电，输出给用户。
在广水市虎山能量路由器站，大小不一的储能电池舱、储能变流升压舱、协调控制及辅助系统预制舱等设备嗡嗡作响。
“我们的能量路由器能连接不同电压等级的3个交流端口和4个直流端口，各端口可灵活配置成不同控制方式，能量得以在不同端口间转换。”叶畅介绍，通过能量路由器，工作人员还可以快速精准控制各端口电力潮流方向和大小，保证示范区内新能源与传统能源无缝衔接。
目前，广水市100%新能源新型电力系统整体运营过程覆盖了风、光、储、能量路由器、用户终端等多个应用场景，保证示范区100%新能源独立供电时间占比超过70%、新能源供电量占比超过80%，有效促进当地能源结构优化和新能源消纳。
《 人民日报 》（ 2024年04月18日 07 版）
(责编：白宇、卫嘉)
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