2024年10月18日，在“第5屆電力人工智能大會暨第3屆電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型大會”上，第3屆“智創(chuàng)獎”電力數(shù)智化轉(zhuǎn)型技術(shù)創(chuàng)新應用評選結(jié)果公布。

國網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司憑借其“新型電力系統(tǒng)下分布式新能源智慧管控體系創(chuàng)新應用”案例，獲得“新型配電網(wǎng)創(chuàng)新應用案例獎”。

01｜創(chuàng)新點

02｜應用成效

本項目通過平臺側(cè)和就地側(cè)的調(diào)控策略，實現(xiàn)了對分布式新能源的科學調(diào)度、精準控制、實時監(jiān)測、自動調(diào)控，改變現(xiàn)行的盲目調(diào)控、單一調(diào)控和就地操作方式，減少運維時間，提高運維效率，降低運維成本。

本項目利用源荷就地預測技術(shù)，實現(xiàn)分布式新能源臺區(qū)的自律控制，促進臺區(qū)、饋線電力電量平衡，有利于新能源就近消納、就地平衡，臺區(qū)消納平均已達98%。

本項目實時監(jiān)測光伏用戶電壓質(zhì)量、臺區(qū)反向負載率等數(shù)據(jù)，并對分布式新能源規(guī)模調(diào)控、智慧管理。項目在張家口落地應用時，實現(xiàn)反向重過載臺區(qū)數(shù)量由20.1%減少至10.2%，電壓越限次數(shù)減少34.6%，有效提高臺區(qū)電能質(zhì)量水平，增強電網(wǎng)智慧管控力度。

本項目提升張家口電網(wǎng)的分布式新能源承載能力近20%，每年可增加約0.2GW的分布式新能源并網(wǎng)，每年可節(jié)約標準煤29863.26噸，減少二氧化碳排放200763.63噸，減少二氧化硫排放7283.72噸，減少氮氧化物排放3641.86噸。

03｜技術(shù)路線

為了解決高比例分布式新能源接入配電網(wǎng)帶來的問題，我國電力行業(yè)亟需創(chuàng)新技術(shù)手段和管理模式，提高分布式光伏發(fā)電的消納能力，推動配電網(wǎng)向高度智能、精準可控發(fā)展。本文所述的創(chuàng)新項目便是在這一背景下應運而生，旨在通過構(gòu)建分布式資源調(diào)控體系、人工智能源荷就地預測裝置、電能質(zhì)量治理裝置、源網(wǎng)荷儲柔深度互動等方式，提高配電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，降低用戶用能成本，提升分布式光伏發(fā)電的消納能力。

聚焦分布式新能源監(jiān)測數(shù)據(jù)缺失、預測精度不高、調(diào)控策略單一三個痛點問題，自研并網(wǎng)配套裝置，基于配電自動化主站系統(tǒng)構(gòu)建智慧能源管控平臺，創(chuàng)新性提出“看得見、防得住、管得好、預測準、服務(wù)優(yōu)”的智慧管控體系，具備全域感知、源荷預測、智慧調(diào)控、異常診斷四大功能，實現(xiàn)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行、用戶收益最大化。

該項目致力于解決有源配電網(wǎng)在實時觀測、高精度預測及柔性協(xié)同調(diào)控方面所面臨的難題。通過攻克分布式光伏實時采集、功率預測及協(xié)同調(diào)控等技術(shù)難題，項目成功研發(fā)了分布式光伏協(xié)議轉(zhuǎn)換器、分布式光伏智能斷路器、源荷就地預測裝置等新型硬件設(shè)備，以及智能融合終端分布式新能源管控微應用、智慧能源管控平臺等新型軟件產(chǎn)品。這些成果共同構(gòu)建了新型電力系統(tǒng)有源配電網(wǎng)智慧臺區(qū)自動控制的整體解決方案。項目的實施提升了配電網(wǎng)的供電服務(wù)水平、電能質(zhì)量合格率及新能源就地消納率，為我國“雙碳”目標的實現(xiàn)提供了有力支持。

04｜應用場景

本項目選取張家口萬全區(qū)宣平堡鄉(xiāng)上營屯村為試點，上營屯村配變及低壓線路完備，分布式光伏資源豐富，負荷類型涵蓋餐飲服務(wù)用電、小型農(nóng)業(yè)加工作坊用電、工業(yè)園區(qū)用電、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電居民生活用電等，負荷類型全面，具備構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的各種要素，適合開展不同類型的源網(wǎng)荷儲協(xié)同研究。結(jié)合分布式電源接入情況及負荷分布特征，重點針對上營屯村分布式光伏接入情況進行分析，在上營屯F變、上營屯H變、上營屯工業(yè)區(qū)D變共建設(shè)低壓分布式儲能350kWh。

1.分布式光伏協(xié)同管控

采用“光伏控制器+智能斷路器+智能融合終端+5G通信”方案，如下圖所示：在光伏逆變器上增加智能斷路器，在光伏逆變器旁安裝光伏控制器，在臺區(qū)安裝智能融合終端。光伏控制器采用RS485方式采集光伏逆變器、智能斷路器信息，并通過HPLC方式上傳至臺區(qū)智能融合終端終端；臺區(qū)智能終端采用5G APN方式上傳至配電自動化系統(tǒng)平臺；分布式光伏接受主站平臺調(diào)控指令實現(xiàn)柔性調(diào)節(jié)。

2.分布式協(xié)同共享儲能

上營屯2號變接入負荷類型豐富，臺區(qū)整體負載水平較高，部分時間甚至出現(xiàn)重過載的情況。上營屯3號變，光伏上送情況嚴重，與2號變能量互補優(yōu)勢明顯，因此選擇該示范點構(gòu)建邊邊協(xié)同的多臺區(qū)能量互濟智慧運行示范區(qū)，建設(shè)一套共享儲能裝置，并通過臺區(qū)低壓柔直互聯(lián)技術(shù)，用直流母線將兩個臺區(qū)互聯(lián)，通過智能融合終端間邊邊協(xié)同的方式，實現(xiàn)單套儲能系統(tǒng)為多個臺區(qū)進行支撐的場景應用。

實現(xiàn)多臺區(qū)分布式光伏100%就地消納，通過臺區(qū)間能量互補共濟，提升區(qū)域電網(wǎng)均載能力，非計劃停電狀態(tài)下臺區(qū)轉(zhuǎn)供時間小于20毫秒，大幅提升用戶供電可靠性。

基于臺區(qū)融合終端的邊緣計算能力，以臺區(qū)自治為目標，協(xié)調(diào)控制臺區(qū)內(nèi)源荷儲資源，實現(xiàn)分布式光伏100%就地消納。

3.智慧臺區(qū)建設(shè)，就地精準預測

建設(shè)新型電力系統(tǒng)下智慧臺區(qū)，重點解決因分布式光伏高比例接入導致的臺區(qū)問題，通過加裝/改造臺區(qū)側(cè)的電能質(zhì)量監(jiān)測治理裝置、儲能/柔直、就地預測裝置、天空成像儀等設(shè)備，以及用戶側(cè)加裝無功治理裝置等多種技術(shù)路線，實現(xiàn)臺區(qū)電能質(zhì)量可監(jiān)測、能治理，光伏臺區(qū)功率就地精準預測，V2G充電樁靈活響應等目標，實地驗證出一種適用光伏臺區(qū)的低功率、低網(wǎng)損無功治理裝置和技術(shù)路線，具備全域推廣的條件。

4.智慧能源管控平臺建設(shè)

匯聚調(diào)度自動化系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)、用電采集系統(tǒng)的新能源數(shù)據(jù)，提供分布式新能源的各類功能計算能力，在平臺上進行總體區(qū)域的分析計算，然后將調(diào)節(jié)指標下發(fā)的各系統(tǒng)，各系統(tǒng)在進行指令的分解與執(zhí)行，解決了現(xiàn)有系統(tǒng)對新能源數(shù)據(jù)接入、分析計算能力不足的問題。

05｜典型經(jīng)驗和推廣前景

1.典型經(jīng)驗

項目創(chuàng)新提出的管控體系在冀北張家口首次落地應用，實現(xiàn)臺區(qū)自治與科學調(diào)控，其成果具有示范引領(lǐng)作用，應用試點成效先后得到國家能源局、國網(wǎng)公司及冀北公司各級領(lǐng)導的高度評價和充分認可，并被國網(wǎng)設(shè)備部作為典型經(jīng)驗發(fā)布。

2.產(chǎn)品優(yōu)勢

產(chǎn)品應用多項領(lǐng)先技術(shù)，性能優(yōu)秀、集成度高、體系完善。與市場同類產(chǎn)品相比，增加臺區(qū)自治、無功調(diào)節(jié)、小顆粒度就地預測、多參數(shù)調(diào)節(jié)等功能，應用場景更廣，調(diào)節(jié)效率更高。根據(jù)現(xiàn)場實際需求，支持定制化服務(wù)。

3.推廣前景

項目并網(wǎng)及其配套設(shè)備適配主流逆變器廠商自有通信協(xié)議，無通信障礙；智能管控APP可在配變終端直接部署，無應用門檻；分布式新能源相關(guān)智能監(jiān)測設(shè)備欠缺，推廣前景廣闊。

4.技術(shù)優(yōu)勢

在分布式光伏采集控制交互系統(tǒng)、功率預測方法及多數(shù)據(jù)融合三方面已授權(quán)三項發(fā)明專利，《智能融合終端分布式新能源管控APP》已通過第三方檢測。

設(shè)備屬于自主研發(fā)產(chǎn)品，擁有完整的知識產(chǎn)權(quán)，無專利使用費用，研發(fā)成本可控；智慧調(diào)控策略除前期開發(fā)成本外，后期維護成本較低，具有較大的成本優(yōu)勢。