国网张家口：新型电力系统下分布式新能源智慧管控体系创新应用

2024年10月18日，在“第5届电力人工智能大会暨第3届电力行业数字化转型大会”上，第3届“智创奖”电力数智化转型技术创新应用评选结果公布。

国网冀北电力有限公司张家口供电公司凭借其“新型电力系统下分布式新能源智慧管控体系创新应用”案例，获得“新型配电网创新应用案例奖”。

01｜创新点

02｜应用成效

本项目通过平台侧和就地侧的调控策略，实现了对分布式新能源的科学调度、精准控制、实时监测、自动调控，改变现行的盲目调控、单一调控和就地操作方式，减少运维时间，提高运维效率，降低运维成本。

本项目利用源荷就地预测技术，实现分布式新能源台区的自律控制，促进台区、馈线电力电量平衡，有利于新能源就近消纳、就地平衡，台区消纳平均已达98%。

本项目实时监测光伏用户电压质量、台区反向负载率等数据，并对分布式新能源规模调控、智慧管理。项目在张家口落地应用时，实现反向重过载台区数量由20.1%减少至10.2%，电压越限次数减少34.6%，有效提高台区电能质量水平，增强电网智慧管控力度。

本项目提升张家口电网的分布式新能源承载能力近20%，每年可增加约0.2GW的分布式新能源并网，每年可节约标准煤29863.26吨，减少二氧化碳排放200763.63吨，减少二氧化硫排放7283.72吨，减少氮氧化物排放3641.86吨。

03｜技术路线

为了解决高比例分布式新能源接入配电网带来的问题，我国电力行业亟需创新技术手段和管理模式，提高分布式光伏发电的消纳能力，推动配电网向高度智能、精准可控发展。本文所述的创新项目便是在这一背景下应运而生，旨在通过构建分布式资源调控体系、人工智能源荷就地预测装置、电能质量治理装置、源网荷储柔深度互动等方式，提高配电网的调节能力，保障电网安全稳定运行，降低用户用能成本，提升分布式光伏发电的消纳能力。

聚焦分布式新能源监测数据缺失、预测精度不高、调控策略单一三个痛点问题，自研并网配套装置，基于配电自动化主站系统构建智慧能源管控平台，创新性提出“看得见、防得住、管得好、预测准、服务优”的智慧管控体系，具备全域感知、源荷预测、智慧调控、异常诊断四大功能，实现电网安全稳定运行、用户收益最大化。

该项目致力于解决有源配电网在实时观测、高精度预测及柔性协同调控方面所面临的难题。通过攻克分布式光伏实时采集、功率预测及协同调控等技术难题，项目成功研发了分布式光伏协议转换器、分布式光伏智能断路器、源荷就地预测装置等新型硬件设备，以及智能融合终端分布式新能源管控微应用、智慧能源管控平台等新型软件产品。这些成果共同构建了新型电力系统有源配电网智慧台区自动控制的整体解决方案。项目的实施提升了配电网的供电服务水平、电能质量合格率及新能源就地消纳率，为我国“双碳”目标的实现提供了有力支持。

04｜应用场景

本项目选取张家口万全区宣平堡乡上营屯村为试点，上营屯村配变及低压线路完备，分布式光伏资源丰富，负荷类型涵盖餐饮服务用电、小型农业加工作坊用电、工业园区用电、农业生产用电居民生活用电等，负荷类型全面，具备构建新型电力系统的各种要素，适合开展不同类型的源网荷储协同研究。结合分布式电源接入情况及负荷分布特征，重点针对上营屯村分布式光伏接入情况进行分析，在上营屯F变、上营屯H变、上营屯工业区D变共建设低压分布式储能350kWh。

1.分布式光伏协同管控

采用“光伏控制器+智能断路器+智能融合终端+5G通信”方案，如下图所示：在光伏逆变器上增加智能断路器，在光伏逆变器旁安装光伏控制器，在台区安装智能融合终端。光伏控制器采用RS485方式采集光伏逆变器、智能断路器信息，并通过HPLC方式上传至台区智能融合终端终端；台区智能终端采用5G APN方式上传至配电自动化系统平台；分布式光伏接受主站平台调控指令实现柔性调节。

2.分布式协同共享储能

上营屯2号变接入负荷类型丰富，台区整体负载水平较高，部分时间甚至出现重过载的情况。上营屯3号变，光伏上送情况严重，与2号变能量互补优势明显，因此选择该示范点构建边边协同的多台区能量互济智慧运行示范区，建设一套共享储能装置，并通过台区低压柔直互联技术，用直流母线将两个台区互联，通过智能融合终端间边边协同的方式，实现单套储能系统为多个台区进行支撑的场景应用。

实现多台区分布式光伏100%就地消纳，通过台区间能量互补共济，提升区域电网均载能力，非计划停电状态下台区转供时间小于20毫秒，大幅提升用户供电可靠性。

基于台区融合终端的边缘计算能力，以台区自治为目标，协调控制台区内源荷储资源，实现分布式光伏100%就地消纳。

3.智慧台区建设，就地精准预测

建设新型电力系统下智慧台区，重点解决因分布式光伏高比例接入导致的台区问题，通过加装/改造台区侧的电能质量监测治理装置、储能/柔直、就地预测装置、天空成像仪等设备，以及用户侧加装无功治理装置等多种技术路线，实现台区电能质量可监测、能治理，光伏台区功率就地精准预测，V2G充电桩灵活响应等目标，实地验证出一种适用光伏台区的低功率、低网损无功治理装置和技术路线，具备全域推广的条件。

4.智慧能源管控平台建设

汇聚调度自动化系统、配电自动化系统、用电采集系统的新能源数据，提供分布式新能源的各类功能计算能力，在平台上进行总体区域的分析计算，然后将调节指标下发的各系统，各系统在进行指令的分解与执行，解决了现有系统对新能源数据接入、分析计算能力不足的问题。

05｜典型经验和推广前景

1.典型经验

项目创新提出的管控体系在冀北张家口首次落地应用，实现台区自治与科学调控，其成果具有示范引领作用，应用试点成效先后得到国家能源局、国网公司及冀北公司各级领导的高度评价和充分认可，并被国网设备部作为典型经验发布。

2.产品优势

产品应用多项领先技术，性能优秀、集成度高、体系完善。与市场同类产品相比，增加台区自治、无功调节、小颗粒度就地预测、多参数调节等功能，应用场景更广，调节效率更高。根据现场实际需求，支持定制化服务。

3.推广前景

项目并网及其配套设备适配主流逆变器厂商自有通信协议，无通信障碍；智能管控APP可在配变终端直接部署，无应用门槛；分布式新能源相关智能监测设备欠缺，推广前景广阔。

4.技术优势

在分布式光伏采集控制交互系统、功率预测方法及多数据融合三方面已授权三项发明专利，《智能融合终端分布式新能源管控APP》已通过第三方检测。

设备属于自主研发产品，拥有完整的知识产权，无专利使用费用，研发成本可控；智慧调控策略除前期开发成本外，后期维护成本较低，具有较大的成本优势。