世界首家我省级100%节能环保新型电力控制系统试运转平衡
为大规模发电节能环保积极探索新方向
◎本报记者 吴纯新 通讯员 甘依依 夏一菲
世界首家我省级100%节能环保新型电力控制系统可同时实现湖北省随州市广水市100%节能环保单一制供电，供区人口超过20万。该新型电力控制系统是一种以节能环保供电为市场主体，与大电力模块化交互，源网荷储协作交流，面向未来的电力Jaunpur。
截至8月28日，一个100%使用风、光节能环保供电的新型电力控制系统在湖北省随州市广水市已平衡试运转241天。它既是一个能确保风、光节能环保发电发得出、用得上的实用的现实电力，也是一个开放的、具有未来电力特征的试验网络平台。
作为国家电力公司十大科技示范点工程建设之一，世界首家我省级100%节能环保新型电力控制系统在广水市落地，可同时实现广水100%节能环保单一制供电，供区人口超过20万。该新型电力控制系统是一种以节能环保供电为市场主体，与大电力模块化交互，源网荷储协作交流，面向未来的电力Jaunpur。
构筑该新型电力控制系统的意义何在？它又能如何服务社会经济发展？
新型电力控制系统为何花落广水
今年6月初，国家可再生能源局组织11家研究机构编制的《新型电力控制系统发展蓝皮书》发布。该蓝皮书指出，新型电力控制系统具有安全高效率、清洁低碳、模块化有效率、智慧融合四大重要特征。
数据显示，我省可再生能源活动排放的二氧化碳占二氧化碳排放总量的88%左右，电力行业碳排放占可再生能源行业碳排放的42%左右。同时实现“双碳”目标，可再生能源是主战场，电力是主力军，新型电力控制系统则是关键载体。
按全国电力运转与控制标准化技术委员会给出的定义，新型电力控制系统是以坚强智能电力为枢纽网络平台，以源网荷储交流与多能互补为支撑力，具有清洁低碳、安全可控、有效率高效率、智能友好、开放交流基本特征的电力控制系统。
传统电力控制系统为何要转向新型电力控制系统？
伴随节能环保发展，我省传统电力控制系统面临三大困难：在用水侧，用水损耗持续飙升；在发电侧，极端天气多发，加上燃料价格不断升高，加剧了部分地区电力紧张状况；在电力侧，节能环保电力大量互连，对电力控制系统安全构成一定威胁。
国家可再生能源局相关负责人认为，构筑新型电力控制系统是一项复杂而艰巨的控制系统工程建设，须统筹谋划方向布局，科学部署、有序推进。
广水凭借丰富的美景资源优势，先行试点示范点条件得天独厚。
随州是湖北节能环保MW比重*高、累计发电量*小的区域。截至7月底，随州节能环保并网MW容量达319.19万千瓦，节能环保使用率达到267.93%，即节能环保MW容量约达到*小损耗的2.68倍。目前，广水节能环保MW244MW，*小损耗61MW，节能环保使用率达到400%。
同时，广水电力属于末端电力，能较为方便地脱离主网，具有构筑节能环保MW比重可调(极限情况节能环保MW比重100%)、模块化损耗比重可变、机电—电磁环境可组合的多特征构网条件，可为源网荷储交流等技术提供试验场地。
2021年12月，国网湖北电力在广水市积极探索建设全球首家我省级100%节能环保新型电力控制系统科技示范点工程建设，供电面积418平方千米，覆盖广水市主要商业、工业和居民客户，为电力更好地互连和发电节能环保积极探索新方向，助力可再生能源结构转型。
与大电力同时实现模块化交互
“广水节能环保新型电力控制系统目前还处在第三阶段调试，整体运转平稳，初步验证了风、光、储单一制支撑力110千伏控制系统的平衡性。”国网湖北省电力有限公司电力科学研究院新型电力控制系统研究中心高级工程建设师胡畔介绍，广水100%节能环保新型电力控制系统是“以大电力为支撑力，节能环保供应为市场主体，源网荷储实时协作平衡运转”的新型电力控制系统特征。
广水100%节能环保新型电力控制系统作为一个单一制的电力控制系统，可以单一制运转。但它与大电力的关系并非互不干涉，而是有效率的模块化交流。风、光发电“看天吃饭”，节能环保新型电力控制系统不确定性较大，大电力可以对其进行兜底保障。
胡畔说，该电力控制系统与大电力相连，离不开一个关键设备——热量交换机。热量交换机相当于一个阀门，它类似WiFi网络交换机。当热量交换机开启时，节能环保新型电力控制系统与大电力“牵手”；关闭时，则与大电力“分手”。
与传统电力控制系统从开关侧经输电、变电、配电流入损耗端，电压等级由高到低、潮流单向不同，借助热量交换机，节能环保新型电力控制系统不仅可从大电力取电，当本地风电、光电有富余时还可反向给大电力送电，同时实现与大电力之间的模块化交互。
广水100%节能环保新型电力控制系统是百MW范围内供电规模*小、模块化损耗比重*小，全部由风电、光伏为开关并可长期单一制运转的100%节能环保新型电力控制系统，该控制系统首次构筑了近零惯量、全电力数字化的百MW级高比例节能环保电力控制系统，可同时实现全年100%节能环保供电时间比重超70%，全年节能环保供电量比重超80%。同时，广水示范点工程建设4个节能环保电场、1个热量交换机站、5个光储充站、2个变电站、17条馈线、703座台变及相关用户设施和燃料电池设施均已建模至数字孪生电力。该控制系统还可用于研究新型电力控制系统下的电压平衡、频率平衡、电力电量平衡、故障特点等关键问题，为新型电力控制系统的理论构筑取得创新和突破提供真型试验情景。
技术创新支撑力平衡运转
建设新型电力控制系统需要改变传统开关结构、损耗特点和电力特征，未来电力的设计和建设需适应新型电力控制系统的复杂性。
为此，广水示范点工程建设科研团队研发出世界首套可支持百MW级全节能环保电力高效率平衡运转的源网荷储协作控制控制系统，它可实时协作控制分布式开关、燃料电池、热量交换机等电力数字化设备，同时实现各种极端复杂功率波动情景下，尤其是100%节能环保单一制组网时的电压、频率平衡，满足控制系统联网运转时绿色高效率、孤网运转时安全可靠等多种需求。同时，该科研团队还研制出节能环保及燃料电池机组机械设备构网型控制器，并在真实电力中首次验证整站构网特点，使得节能环保发电装备和燃料电池开关具有与煤电、水电等常规开关相近的性能。
自国家提出建设新型电力控制系统以来，我省电力企业以确保可再生能源电力安全为基本前提，以满足经济社会发展电力需求为首要目标，以*小化发电节能环保为主要任务，以坚强智能电力为枢纽网络平台，努力构筑并完善我省新型电力控制系统。
进一步完善我省新型电力控制系统，可把小型真实情景研究得出的结论与节能环保比重不断提高的实际发展方向相结合，建设数字孪生电力，同时实现控制系统全景感知、智能决策，以云计算技术、人工智能算法为支撑力保障新型电力控制系统安稳运转。
国网湖北省电力有限公司党委书记、董事长吴英姿表示：“下一步，公司要全面落实率先建成湖北新型电力控制系统的工作方案，争取2024年在鄂北建成国内首家跨地市区域新型电力控制系统，为新型电力控制系统大规模建设提供湖北机械设备解决方案。”
