2024张家口地区适应高比例新能源的送端新型配电网建设实践报告

国网翼北电力有限公司 汇报人：周毅 2024年5月 目录CATALOG 翼北全域新型电力系统构建思路 张家口地区新型配电网建设实践 01 地区配电网发展情况 02 新型配电网建设方案 下一步工作计划 （一）资源优势 能源转型要素齐全 冀北是全国九大清洁能源基地之一，具备推进风光水火储氢一体化发展的资源票赋和基础。建成世界首个500干伏柔性直流电网示范工程，各种电网技术与形态齐备。冀北充换电重卡投运量在全国占比17%，新型能源利用与服务方式多样。规划在建抽蓄和新型储能装机超过2000万干瓦，相关技术及产业并举 冀北电网风电光伏发电装机超过 4000万千瓦 电网结构送受兼备冀北电网是华北电网“西电东送”、“北电南供”的重要枢纽，建成张北-雄安特高压及多 占统调电源装机的比重超过 个500干伏交流输电通道，具有送端电网特点。冀北唐秦廊地区及邻近的北京、天津是重要的负荷中心，形成典型的受端电网。电网在能源转型中遇到的各种典型问题在冀北都会有所体现都须得到根本解决。 70 % 预计“十四五"末装机占比将突破80% 政策环境条件良好 京津冀协同发展、国家级自由贸易试验区、国家级可再生能源示范区、国家“东数西算”工程等多项国家重大战略与示范落地翼北，为新型电力系统建设提供了广活空间。司时，冀北公司实施了多项示范工程，创新新基础良好，毗邻京津，域内和周边科学机构多、高科技企业多，创新资源丰富，可以便捷地开展协作 总体思路 以张家口国家可再生能源示范区、国家电网有限公司张家口新型电力系统示范区和河北新型能源强省建设为依托，面向冀北全域，围绕“源网荷储全环节发力、运行运营全要素驱动”的实施路径，实施电源友好、主网增强、配网升级、负荷响应、储能联动、调控提升、市场建设、数智赋能、气象服务生态共赢”十大工程”，健全组织、创新、管控“三大体系”，整体性、系统性、创造性推进新型电力系统建设，打造传统电网向新型电力系统和能源互联网升级的冀北样板。 目录CATALOG 冀北全域新型电力系统构建思路 张家口地区新型配电网建设实践 01 配电网发展情况 02 新型配电网建设方案 典型示范工程探讨 下一步工作计划 （一）张家口地区配电网发展情况-地区整体情况 张家口位于河北省西北部，地处京、翼、晋、蒙四省交界是连接华北和西北的重要交通枢纽。冷首都北京，是非首都功能疏解的重要承接地，有广阔的旅游、康养消费市场。 张家口矿产资源品种丰富，是河北省矿产资源大市，已发现各类矿产97种，是河北省主要产煤地之一。拥有稳定、高质量的风能和太阳能资源，属于Ⅱ类风光资源区，全市风可开发量达4000万千瓦以上，太阳能可开发量达3000万千瓦以上。 宝务院批复的国家级可再生能源示范区、国家首批碳达峰试点城市、新型电力系统地区级示范区、全国一体化算力网络国家枢纽节点。 （一）张家口地区配电网发展情况-电源发展 新能源装机增长速度快。2015年张家口市被国务院列为全国首个也是唯一一个可再生能源示范区，以风光为主的新能源装机“跃升式”增长态势。近三年110于伏及以下新能源装机年均增长率为6.75%。 新能源装机占比高。截至2023年底，张家口110千伏及以下新能源装机653.06万千瓦（集中式538.31万干瓦、分布式114.15万干瓦），是地区最大负荷的1.25倍，占电源装机总量的98.75%，考虑全部新能源情况，虫蝉联全国非水可再生能源第一大市。根据资源排查，张家口地区还有约2000万 （一）张家口地区配电网发展情况-电网发展 >110千伏电网结构可靠，整体负载水平合理。110干伏依托上级220干伏电网，形成以双辐射和单链结构为主的网络结构，整体结构较为合理。2023年110千伏容载比为2.19主变和线路设备运行状况良好。受新能源反送和季节性负荷影响，局部区域变压器存在重过载问题。 >35千伏电网结构有待完善，轻载情况明显。张家口地区基本实现了“一乡镇一35干伏布点”，布点较为合理，2023年，冀北公司提出对35千伏电压等级实施“五个梯级管控措施，35干伏为过渡发展阶段，容载比为3.22，存在部分轻载变电站 >10千伏电网整体满足用电需求，部分区域存在重过载和低电压问题。全域供电可靠率为99.86%，10千伏层级电网线路N-1通过率为56.75%，户均配变容量2.26干伏安/户。部分山区及偏远农村地区受供电半径、线径等因素制约，存在低电压问题 （一）张家口地区配电网发展情况-负荷发展 受电供暖及大数据用电拉动，2023年全社会用电量242.74亿千瓦时，近五年年均增速8.05%，地区负荷连续十年创历史新高，最大负荷达398万干瓦。张家口市“六大”主导产业（文化旅游、冰雪产业、大数据产业、可再生能源、现代制造、绿色农牧）中可再生能源、大数据产业发展迅速，其他产业用电量整体较低，未形成产业效应。从产业占比变化情况来看，三产用电量占比由27%上涨到41%，二产用电量占比由57.8%降到了43.3%，产业结构效果调整明显，受大数据产业带动，第三产业成为拉动张家口经济增长的主导产业 目录CATALOG 张家口地区新型配电网建设实践 01 配电网发展情况 02 新型配电网建设方案 典型示范工程探讨 下一步工作计划 张家口新型配电网建设方案 在冀北“十大工程”框架下，提出新型配电网构建重点工作，并深化提炼形成有推广价值的示范工程，着力提升源网荷储协同互动能力、电网全环节感知能力，促进发输配用各领域、源网荷储各环节协调联动，实现高比例新能源广泛可靠接入、电网资源安全高效灵活配置、生产运行数字化智能化水平全面提升、多元负荷需求充分满足。 (二)张家口新型配电网建设方案 04 02 01 需求响应 电网支撑 电源友好 储能调节 集中式新能源方面 提升负荷管理能力 以智能电网调度支持系统、配电自动化系统为依托，开展储能技术在配网、微网中的策略研究及应用示范提高系统供电可靠性和新能源利用效率。 构建灵活坚强配电网 构建多维度可调节资源池，建立需求响应机制，通过负荷管理系统和市场机制，充分调动可调节负荷、储能、新能源等各类灵活资源参与电网供需平衡。 科学优化网架结构，增强供电能力，提升设备健康状况；大力推进配网数字化感知能力的提升，提高馈线自动化覆盖率，提升线路故障自动化处置水平，缩短故障处置时长；借助大数据和人工智能技术，积极开展配电网全景感知、智能运维及台区异常监测等创新试点项目以实现电网状态的实时精准监控与高效运维。 通过配置储能设备和调相机等技术手段，增强了电网的电压支撑能力和无功调节能力，确保其大规模接入后的电网运行质量， 提升面向配网储能调节控制能力 分布式电源方面 提升负荷响应能力 开展储能延缓配网升级改造应用示范、储能参与配微电网协调控制应用示范、基于配网电压越限的光储协同优化运行策略研究。 聚焦“四可”（可观、可测、可控、可调）能力的提升，通过实施针对性的技术改造和精细化管理升级，实现了对分布式光伏逆变器的监督管控和并网管理流程的优化，确保分布式能源的高效整合与有序管控。 充分挖掘行业负荷资源，聚合电供暖、大工业等特色虚拟电厂资源，探索建立虚拟电厂准入审核机制，规范聚合分类型负荷资源稳步进入市场；创新研究电动汽车有序充放电控制策略，通过有序充电、V2G等方式与局部电网进行灵活互动。 提升面向微网储能调节控制能力 开展储能参与台区级微网运行控制策略研究、台区液冷储能微网试点应用示范。 目录CATALOG 张家口地区新型配电网建设实践 01 配电网发展情况 02 新型配电网建设方案 典型示范工程探讨 03 下一步工作计划 （三）典型示范工程探讨 结合张家口地区配电网特性与新型电力系统示范区建设需求，以解决分布式电源接入与就地消纳、设备利用率低、运维效率低、自愈能力差等问题为导向以源网荷诸协同规划及各类新技术为依托，以3个典型示范工程为例，探讨地区新型配电网建设发展路径。 1.票礼数字化配电网综合示范 崇礼区新型电力系统的核心内涵为“在坚强配网基础上实现智慧运维、在新型调控模式下用户广泛参与需求响应、源网荷储柔性互动”，构建安全高效、清洁低碳、柔性灵活、智慧融合的新型电力系统，形成可推广可复制典型经验，助力构建新型能源体系。 1.票礼数字化配电网综合示范 基于台区柔性互联的边缘自治微电网 构建全景感知智慧台区主动运维系统，实现台区分段线损计算低压拓扑动态识别、低压故障定位研判柔性互联装置协调控制、配变负荷预测、光伏出力精准调控、储能综合协调控制、V2G有序充电控制等高级功能。最终综合实现台区全景感知、自我诊断、自主决策、互通互联，构建全景智慧运维体系实现台区自治 1.票礼数字化配电网综合示范 太子城区域集中式自愈综合示范 通过10干伏“双环网”结构达到中压层面毫秒级自愈，通过提升开闭站及隧道智能巡检能力和用户侧设备状态感知能力，向下拓展台区层面自愈能力，逐线路核对网架拓扑结构，根据线路环网运行方式、负载率及重要负荷情况，制定线路自愈策略，实现城区7个单环网、农村地区15个单环网集中式自愈建设，使电网运行更可靠、更灵活 重点建设项目为： 建设3套隔离型背靠背换流器，打造用户侧的太子城区域光储柔直“轮毂型”数字化微电网，实现台区合环分列运行灵活、用户高可靠性供电、交直流负荷随接随用、配电网全向拓扑，分布式能源就地消纳 1.票礼数字化配电网综合示范 崇礼零碳供电所多能互补微网综合示范 以太子城供电所为载体，通过分布式能源接入，移动式储能配置、电动汽车充电桩建设及负荷精准管理，实现供电所能源自平衡的零碳目标，完成供电所数字化及服务化升级转型 探索联动公用台区的分布式能源消纳及面向社会的充电桩商业模式，实现供电所自身低负荷时的绿电转移就地消纳，达到节能减排效益及经济效益双丰收，助力实现双碳自标，契合100%绿电冬奥理念。 通过零碳供电所项自建设，打造微缩版“源网荷储智”新型电力系统。 1.票礼数字化配电网综合示范 推进配网数学化感知能力建设 以票礼区为试点，开展馈线自动化建设，对于城区电缆单环网开展智能分布式FA建设，对于架空单辐射线路开展级差+分布式FA建设 重点工作是对全域馈线自动化设备安装改造和对配电自动化省级大IV区数字化进行升级。目标是为用户 提供连续供电的服务，做好坚实的设备端保障 1.票礼数字化配电网综合示范 示范成效 创新采用新型柔性互联技术，实现配网运维、分布式电源信息全景感知提高配网故障感知和故障防御能力，分层分级实现智能配电网灵活控制。 打造太子城区域光储柔直“轮毂型”微电网，实现台区合环分裂运行灵活用户高可靠性供电、交直流负荷随接随用、分布式能源就地消纳。 >在“六好”型数字化配电网建设的基础上结合智能柔性、智能化调控、多能互补微网等新技术，打造翼北县域数字化智能化配电网示范 2.怀来现代智慧配电网科技示范 综合考虑配网网架、分布式光伏接入方式、灵活资源配置等因素，提出符合有源配网平衡特性的源网荷储协同规划方案。构建分层分区主配协同和村级台区微网自治控制体系，提出故障下有源配网继电保护和馈线自动化方法。开展配网最小化感知、状态估计等数字化技术攻关，促进配电网状态透明化与数据要素价值化。 2.怀来现代智慧配电网科技示范 配电网源网荷储协同规划示范 构建分布式光伏接入下配电网的可靠性指标与评估方案，提出配电网可靠性评估解析建模方法，建立可靠性评估数学模型：综合考虑配网可靠性、投资预算约束和用户可靠性需求差异，提出包含网架增强、设备增容开关及有载调压器配置、配电自动化配置的配电网多阶段一二次协同规划，通过优化一次与二次设备配置有效提升系统整体分布式光伏接入容量。 2.怀来现代智慧配电网科技示范 高比例分布式光伏灵活控制及保护示范 基于试点线路10干伏母线及其所带馈线，建立“系统协同-集群控制-台区自治”配电网分层分区控制体系通过动态集