雄安:數字化主動電網賦能未來之城

雄安新區劇村城市智慧能源融合站。 國網河北省電力公司供圖
建設“世界眼光、國際標准、中國特色、高點定位”的雄安新區,電力是“先行官”。作為國家電網服務雄安建設的“橋頭堡”,國網河北省電力有限公司將主動配電網的概念落地新區,抓住新區建設數字孿生城市的契機,創新打造雄安數字化主動電網,對接未來更多樣、更靈活的電能生產和消費,推動源網荷儲多市場主體更智慧、更友好地協同互動,確保以世界領先的電網滿足新區發展需求。
方案先行 為新區量身設計一張新型電網
“落實安全、綠色、高效能源發展戰略,突出節約、智能,打造綠色低碳、安全高效、智慧友好、引領未來的現代能源系統。”《河北雄安新區規劃綱要》描繪了一幅清晰的能源藍圖。
新區之新,在於創新。城市的需求在變,能源供給就要創新。2020年,雄安新區大規模建設如火如荼,正是藍圖細處再勾描的關鍵時期。當年6月,國網河北電力聯合清華大學等高校和科研院所,充分結合新區“數字城市與現實城市同步規劃、同步建設”特點,以“業務數字化,數字價值化”為技術主線,創新開展“雄安數字化主動電網”頂層設計。
“數字化”成為這張電網無可比擬的獨特優勢。在這張電網中,看得見、摸得著的電網通過多種控制技術產生海量數據。沿著傳感器、物聯網絡通道,這些數據被匯集成讀得懂、用得上的能源信息,在更廣闊的雄安數字城市中,能源信息流向電網企業,也隨著決策需求、用能需求流向政府、客戶。
當信息流的流向反轉,客戶用能需求、政府決策需要、供電服務提升的需求被翻譯成能源需求,在數字化主動電網中被解碼成一個個電力元件的動作、一根根電力電纜的搭接……
3個月后,2020年9月15日,國網河北電力在雄安新區召開科技創新大會,發布了雄安新區數字化主動電網建設方案,明確微電網、綜合能源等先行先試,分階段、分片區實現數字化主動電網核心特征的全覆蓋和全支撐。在這個會上,18項示范工程部署推進。
2020年10月10日,王家寨智能微網項目作為雄安數字化主動電網“站園片區”四級示范中的村級示范,首先開建。
示范引領 打造未來雄安電網建設“樣板”
平地起新城。2021年,雄安新區重點項目投資額預計超過1500億,7個片區、300余個工地同步建設,900多棟安置住宅拔節生長…
這一年,雄安數字化主動電網建設被列入國家電網公司2021年重點任務,加速推進。
在波光粼粼,一碧萬頃的白洋澱邊,王家寨,這座被《白洋澱生態環境治理和保護規劃(2018年∼2035年)》定位為生態涵養區和旅游區的小島水村,改變正在發生。
5月20日,一張家庭、鄰裡、村庄三級綠色智能微網在這裡運行起來,這是國內首個基於風光儲協調互補、冷熱電群調群控的村級能源互聯網。
在雄安新區今年全面建成“無煤區”之際,王家寨實現了全時段綠色能源供應,每年將減少燃煤約2080噸,減少二氧化碳排放約5200噸。
“現在澱裡的水更清澈了,游客更多了,村裡有了微網,我們這水村再也不停電了。”雄安新區王家寨村黨支部書記王軍說。王家寨,這顆“澱中翡翠”更加奪目。
遙望西北,數十公裡外的容東片區,塔吊林立間,一座城市公園的花草搖曳之下,是雄安新區220千伏劇村變電站。
這是雄安數字化主動電網中首個變電站級示范,更是這張電網的樞紐變電站。它一頭連接著雄安首條清潔能源大通道,每年為新區帶來70億千瓦時風光清潔能源,一頭連接著雄安新區第一批搬遷群眾回遷安置的容東片區,將滿足7萬余名居民的生活用電需求。
6月18日,220千伏劇村變電站正式投運,在這座嶄新的城市,電網人突破傳統變電站建設理念,讓變電站以城市智慧能源共生體的全新模樣融入城市。
站區融合建設了智慧充電站、光伏電站、5G基站、北斗地基增強站、綜合能源及智慧服務等多種功能設施。未來,這座城市的住戶甚至可以在這裡使用變電站余熱升溫的游泳池,抓個變電站吉祥物娃娃,或者在站區上方的公園體驗“壓電步道”的神奇……
站區內已經先期投運的容東集控站,可以對包括劇村站在內的9座220千伏、18座110千伏變電站的變電設備進行監控和運維。“在新一代集控系統和數字孿生技術的雙重支撐下,我們足不出戶就可以對所有變電站的設備設施狀態全感知,依靠傳感器、監控設備、機器人,我們能在人員更少的情況下,更早發現缺陷,更快應急處置,更精益管理設備,更安全管控現場。”國網雄安新區運檢中心變電運維專責張繼超介紹。
國家電網公司對雄安新區的供電目標是——核心城區用戶年均停電時間不超過52秒,電網人就是靠這樣一個個變電站的創新、一次次設備系統的升級,創造出高可靠供電,支撐城市高質量發展。
新區建設晝夜不停,數字化主動電網緊鑼密鼓。
8月30日,新區綜合管廊首批電力艙線纜投入運行,城市電力大動脈在地下奔涌。
9月24日,雄安商務中心,數字化主動電網首個配網“雙花瓣”高可靠供電示范工程正式投運,確保園區內供電可靠率達直接達到99.9999%以上。
年內,雄安數字化主動電網“站園片區”四級示范,園區級示范、片區級示范將初步成型。
持續探索 以世界領先的電網為雄安發展賦能
雄安新區的建設無先例可循,一張白紙畫藍圖。
數字化主動電網的推進同樣無模式可依,一切從零開始。
探索的過程就是創新的過程。今年9月1日,《河北雄安新區條例》正式實施,在創新方面賦予了新區更大的自主權。
在數字化主動電網中,電網人一方面打造著由智慧變電站、智慧電纜等構成的網架基礎,一方面加緊開發這張電網的中樞大腦——新一代電力調度支持系統。

國網雄安供電公司技術人員應用數字孿生技術對劇村變電站進行設備狀態分析。 國網河北省電力公司供圖
“這是國內首個主配一體的新型控制系統,調控數據密度將提高10倍以上,電網穩態運行期間,可以實現無人干預,電網‘自動駕駛’﹔發生故障時,系統能‘自動導航’,快速引導調度員、搶修人員處置故障﹔多重復雜故障疊加,它又能瞬間隔離故障,自動重構供電路徑,實現‘智能自愈’,它將是雄安數字化主動電網運行的智能管家。”河北電力調控中心副主任孫廣輝介紹。
“最強大腦”不僅僅讓數字化主動電網運行未來可期,“依托新一代電力調度支持系統,新區新能源廠站、電動汽車充電站、儲能、智能樓宇等海量社會資源可實現‘即插即控’,電網對分布式資源調節水平將提升至毫秒級。”從孫廣輝的介紹中,可以預見,各類客戶未來將有更多機會與電網互動起來。
在國網河北電力7月份發布的《雄安新區數字化主動電網技術標准》中,就明確從分散用電負荷客戶、儲能客戶、電動汽車充換電站等八類市場主體出發,對客戶何時參與負荷調節、匹配何種型號的接口設備進行了詳細說明,客戶在辦理接電業務時,工作人員根據客戶全息畫像、能源大數據分析決策等技術,對客戶進行針對性推介,要不要參與,主動權在客戶。
作為城市的一分子,在保障城市更平穩運行、加速新區實現“碳達峰、碳中和”中,客戶想出一份力,未來就有了渠道。
到2022年底,國網河北電力將基本建成示范性數字化主動電網,2030年全面建成規模化主動電網,雄安電網資源配置能力、安全保障能力和智能互動能力將達到國際領先水平,實現全區全時段100%綠電供應,本地清潔能源100%消納,供電可靠性提升百倍以上……綠色生態宜居的新城區觸手可及。
雄安數字化主動電網還將為客戶帶來更多新體驗,智慧充電站、數字貨幣充電樁、數據融合應用、低壓直流……“數字化主動電網是河北電力支撐新型電力系統發展、建設能源互聯網的統一實踐,可以發揮雄安的一系列技術和政策優勢,開展綜合性的探索,為探索新型電力系統建設提供‘雄安方案’。”清華大學教授孫宏斌說。
在一年多的建設中,雄安數字化主動電網正在濃墨重彩地徐徐鋪展,國網河北電力努力在未來城市級新型電力系統構建中走出一條具有雄安特色、河北特點的實踐道路。(龐彥娟、孫中記)
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