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创新|新能源并网技术监督,老套路行不通!

习近平总书记指出:实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局,要构建清洁低碳安全高效的能源体系。


随着新能源装机容量和发电量增加,新能源消纳难度和压力进一步增大,电网企业将面临重大挑战。技术监督是实现持续可靠供电和电网安全稳定的重要手段。但是,为了构建一个稳定、高效、安全、清洁的新型电力系统,必须突破原有模式,构建新的并网技术监督体系和运作方式,提升电网企业驾驭新型电力系统的手段和能力。

 

1 什么是并网技术监督?为什么要开展并网技术监督?


并网技术监督指电网企业对于接入本电网的电源,就涉网技术标准的执行情况进行检查;对可能影响电网设施、电力系统运行安全、电网电能质量的重要参数、性能指标开展检测和评价的工作。就电网企业来说,要提高能源供应安全的保障水平,电网企业必须将关口前移,必须对发电企业开展并网技术监督。这是电力产业链发输环节之间质量准入的必然要求,也是保证电力市场公平开放准入、促进市场公平竞争的必然要求。另外,在双碳目标的背景下,为了提高非化石能源发电量比重,提高新能源消纳能力,除了增加电网投资,加强网架建设以外,通过技术监督提高电源侧设备健康状况,提高发电可靠性,提升现有新能源场站及其送出线路的利用率,也是非常重要的增效降本措施。

 

2 应建立适应新型电力系统要求的新型并网技术监督工作关系


2.1 建立什么样的网源关系?

新型电力系统下,网源关系既不是原有计划色彩浓重的指挥关系,也不应该是完全交给市场的买卖关系。“依赖计划”带来的是僵化,“完全交给市场”将造成纠偏成本过高。新型电力系统的网源关系,应该是责任刚性约束、各方主动参与,信息高度互通,行为充分高效,耗散尽量减小的积极关系。责任刚性约束指所有市场主体都要承担保证电力系统安全稳定运行这一刚性责任,在尽到责任的基础上才能讲市场;各方主动参与指源-网-荷-储各市场主体都能找到价值增长点;信息高度互通指电力系统内技术信息和市场信息高度公开透明;行为充分高效指各市场主体的技术行为和市场行为应该目的明确,动作高效;耗散尽量减小指尽量减少或避免事后纠偏,应该着力于事前博弈和实时调整。


2.2 对谁负责为谁服务?

新型并网技术监督这项工作应该对谁负责?应该为谁服务?显然,是对新型电力系统安全稳定负责,为新型电力系统高效运行服务。在建立新型电力系统网源关系的目标下,要优先尽到保证电力系统安全稳定运行这一刚性责任,不能依赖发电企业的自觉,必须源网共同发力,必须落实电网企业的监督责任。例如:国家发展改革委 国家能源局《“十四五”现代能源体系规划》 发改能源〔2022〕210号提出:“要完善并网标准体系,建设系统友好型新能源场站”,但是,如何做到系统友好型?是否已经做到系统友好?寄希望于新能源场站的自发行为,或者依靠政府行业主管部门的检查,将无法满足新型电力系统瞬息万变的运行要求。此时,新型并网技术监督将成为维系和规范网源关系的重要抓手。


2.3 监督边界到哪里?

国家发展改革委 国家能源局《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》(发改能源〔2022〕206号)指出:构建电力系统安全运行和综合防御体系。建立各级电力规划安全评估制度,健全各类电源并网技术标准,从源头管控安全风险。“从源头管控安全风险”,是保障电力系统安全稳定运行的必要手段。因此,风险的源头在哪里,新型并网技术监督的边界就应该到哪里,应该从目前只关注并网点涉网电气设备再向下延伸。以新能源场站为例,在气象方面,并网技术监督的边界应延伸到足够颗粒度的气象数据;在设备性能方面,尽管新能源场站单个发电单元容量小,设备故障对场站出力影响非常小,但是,随着单机容量提升,设备逐步老化,发电单元附近自然灾害等等诸多风险累积,都可能出现大面积设备性能下降甚至故障。因此,设备方面的并网技术监督应延伸到设备状态评估数据和设备性能数据。

 

3 应具备适应新型电力系统要求的新型并网技术监督手段


随着新一轮科技革命和产业变革的深入发展,新能源与信息技术紧密结合成为必然趋势。技术监督手段的信息化、智能化,是构建现代能源体系的重要组成部分。技术监督也应遵循“创新驱动,智能高效”的原则,必须充分运用现代传感技术、无线通信组网技术、大数据挖掘技术、人工智能技术、远程诊断技术,实现对异常、故障、事故的实时预警。


例如,针对新能源厂站功率预测,目前大多基于物理预测(气象)和历史统计,但具体到山地气候,其特点为风速变化不稳定,光资源分布不均匀,新能源机组出力不确定性更强,已有研究成果预测精度大大降低。其次,新能源厂站设备运行状态存在盲区,也不能完整监视设备健康状况。此时,可以督促新能源发电企业,通过研究新能源发电单元设备状态感知装置,获得设备健康状况,提高新能源发电设备健康态势预测水平。可以要求新能源发电企业(特别是山区新能源发电企业),通过开发成本更加低廉、性能更加优良的气象元件,增加气象测量的颗粒度,提高新能源发电系统功率预测水平。可以通过高性能无线组网与传输技术,实现场站内部气象资料和发电设备性能的实时汇集。可以借助先进算法和大数据挖掘,实现场站内分区气候预测和设备性能预测,进而得到更加准确的功率预测结果。在此基础上,还可以开展基于地形地貌的微环境气候研究、多个风(光)电场的混合新能源功率预测研究。


采用上述手段,既可以提高新能源场站的利用效率,也可以令调度获得真实的负荷预测数据,还可以为技术监督工作提供保障,形成更加完善的新能源技术监督标准体系,有效,提高新能源系统评估准确性,提高偏远地区新能源场站的监督管理水平和设备诊断水平。


4 应建立适应新型电力系统要求的新型并网技术监督运行模式


新型电力系统运行模式正在向着智能灵活调节、供需实时互动方向发展,系统的计划性越来越弱,市场化程度越来越高,并网主体越来越复杂,并网点越来越多。新型并网技术监督,应摒弃原来“交报表”、“下现场”、“限期整改”、“回头看”的静态工作模式,应当“变静态管理为动态管理”,“变事后整改为事前预防”,“变现场检查为远程监督” 。


 变静态管理为动态管理。借助信息化手段,在新的技术监督边界范围内,获取实时技术监督数据,实现对并网主体的实时监测和实时监督,将静态报表数据转变为动态实时数据;利用规则模型,即时发现技术监督不符合项,提出预警或告警;通过人工智能,分析预警或告警的风险等级,提醒是否需要组织现场检查;通过大数据技术,对并网主体的历史运行状况进行分析,对并网主体的涉网技术监督工作进行评价。


变事后整改为事前预防。通过历史数据挖掘,分析设备性能变化及劣化趋势,及时发出提醒、预警乃至报警;利用数据池提高信息融通程度,将案例、通报和经验变为可共享的信息资源,提高相关单位的治理能力和运行控制能力;通过人工智能和自学习,将过往事件处理结果、关键数据、关键措施,转变为分析研判风险的新知识,不断提升系统的分析能力和预判能力,最终实现事前的风险评估、预警和事故预防。


变现场检查为远程监督。新型电力系统下,并网主体呈现点多面散的特点,传统的组织专家现场检查的工作模式已经完全不能满足要求。必须要利用“互联网+”技术,将实时数据、视频信息、文档资料上传到数据中心或云端;利用人工智能技术进行初筛和初步研判,得到特别重要的项目或疑难杂症;利用更加先进的高速通信技术,建设远程诊断系统,实现专家对重要项目或疑难杂症的远程诊断和分析。

 

综上,新型电力系统带来新的风险挑战,需要新的制度规则,亟待新的运作模式,但更需要新的思维模式,需要更加主动的作为。充分利用信息化手段,基于互联网人工智能等新技术,通过创新工作模式,新型并网技术监督一定能为电网企业驾驭新型电力系统,促进双碳目标的实现提供强有力的技术支撑。


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