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南疆:加快调节能力建设 构网型储能领跑全国

作者:翁爽 来源:中国电力企业管理 发布时间:2025-04-15 浏览:

数字储能网:黄沙孤烟、千山万壑的南疆正在迎来历史巨变。

2020年9月,在第三次中央新疆工作座谈会上,习近平总书记指出,“要大力推动南疆经济社会发展和民生改善”,再一次将南疆重要战略地位提上了一个新高度。南疆之重,重在战略区位、重在能源储备、重在乡村振兴、重在社会稳定,可以说,没有南疆的现代化,就没有新疆的现代化。党的十八大以来,“南疆巨变”成为新疆经济高质量发展的关键词之一,引起了社会各界的高度关注。2025年1月19日,新疆维吾尔自治区十四届人大三次会议上,自治区主席艾尔肯·吐尼亚孜作政府工作报告指出,推进南疆高质量发展。实施环塔里木经济带发展规划,优化南疆产业空间布局,打造南疆发展新的增长极。

南疆既是国家“三区三州”深度贫困地区之一,又是国家固边维稳关键区。过去,受限于资源禀赋、基础产业、交通运输等因素,南疆经济社会发展缺乏动力。如今,丰富的风光资源,让南疆迎来发展新机遇。依托南疆新能源资源,借助国家战略、援疆政策支持,推动南疆新能源产业及上下游产业发展成为促进南疆经济社会发展重要举措之一。

2021年,面对滚滚而来的“双碳”大势,国家电网公司推出“双碳”行动方案、构建新型电力系统行动方案,并选取新疆南疆地区作为三个新型电力系统建设地区级示范区之一。随后,国网新疆电力有限公司(以下简称“国网新疆电力”)发布新型电力系统实施方案,明确了构建新型电力系统的10个方面39项重点任务,全力推动南疆新型电力系统示范区建设。“南疆新型电力系统示范区建设,有利于国网新疆电力深度服务于南疆地区及我国发展大局,将产生覆盖电力、能源、经济、社会等多个方面的综合效益,对于新疆探索构建新型电力系统意义重大。”国网新疆电力董事长、党委书记陈守军表示。

对于一些产业经济发达、负荷集中、电源开发相对充分、网架结构相对成熟的地区,其电力系统转型变革牵一发而动全身,受到的制约与掣肘更明显。而南疆资源条件优越、自然环境差异大、各类应用场景丰富、基础设施建设尚未成熟,在能源电力规划方面的制约小、空间大,具备“白纸作画”的后发优势。苍山巍巍,大漠茫茫,在国网新疆电力精心谋划、科学布局、大力投入之下,南疆这片辽阔的宝藏之地正在释放无与伦比的发展潜力。

立足绿色低碳转型

新能源发展提速奔跑

记者奔赴南疆开展调研采访时,见证了南疆经济社会活力满满的图景:大大小小的工业园区开足马力忙生产,商业区和旅游景区人间烟火气息正浓,城市面貌气象一新,冒着“热气”的南疆,正以别开生面的进取之姿,迎接历史性的发展机遇。

近年来,新疆维吾尔自治区政府立足新疆资源禀赋和区位优势,集中力量打造以“十大产业集群”为支撑的现代化产业体系,其中有机果蔬产业、棉花产业、铅锌矿有色金属、油气生产加工产业集群等集中分布于南疆。在政策推动下,南疆产业发展增速高于全疆平均水平,用电负荷持续增长。2024年,南疆最大负荷1238万千瓦,较之2023年同比增长14%。南疆要实现发展突破、培育新的增长极,能源电力的引擎作用是关键。

在传统能源时代,南疆能源资源并不占优势。以煤炭资源为例,新疆煤炭资源“北富南贫”,其中南疆煤炭资源仅占新疆煤炭资源总量的2%,主要分布在库拜煤田,其余各地区分散分布,储量小,本地煤炭价格高,难以支撑煤电运营,需要远距离输送煤炭。

时移世易,在能源转型深入推进和新型电力系统加快建设的当下,丰富而多样的清洁能源为南疆经济高质量发展提供了“底气”:光伏、风电可开发量分别为20.95亿千瓦、1608.4万千瓦,水电技术可开发量1700万千瓦,清洁能源储量大,可开发潜力大。以塔里木盆地为中心,分布于环线周边的若羌、阿克苏、喀克、和田、库尔勒五地区均具备清洁能源基地开发的先天优势和条件潜力。因此,对于南疆而言,大力发展可再生能源,既是满足其用能需求不断增长的必然选择,也是建设南疆新型电力系统示范区的题中之义。

南疆的太阳能资源水平在全疆最为丰富,太阳辐射数据相对稳定,资源丰富程度属于Ⅱ类~Ⅰ类区,其中与西藏相邻的昆仑山脉、与巴基斯坦相邻的喀什地区以及和田南部区域太阳能资源最为丰富,光伏可开发空间存在巨大的潜力:记者了解到,南疆光伏理论可开发量66.53亿千瓦,技术可开发量为20.95亿千瓦,截至2024年底已开发2290万千瓦,占技术可开发量约1%。

南疆拥有新疆九大风区之一的巴州罗布泊风区,风能储量2048.9万千瓦,技术可开发量1608.4万千瓦;我国最长内陆河塔里木河覆盖了南疆五地州,各州都形成了较大流域,水资源整体分布较为均匀,南疆水电技术可开发量达1700万千瓦,占全疆46%。

水系发达,“风光”无限,丰富的清洁能源为南疆能源一体化开发运行试点奠定了坚实的基础:创新探索开都河流域高比例大型清洁能源基地开发,通过“新能源多能互补”,为大型风电光伏基地开发提供可借鉴的经验模式;推进风光火储等多类型能源项目建设,超前规划开展南疆阿克苏河等流域系统整体发展规划,推动布局建设水光储、水光蓄储一体化项目3个,打造水风光多能互补能源基地……自治区政府高度重视新能源发展,出台了一系列支持政策,为南疆开展一体化试点提供了政策保障和发展动力,南疆清洁能源发展提速奔跑。

这是前所未有的机遇,也是史无前例的挑战。当前,自治区政府出台《贯彻落实<新疆塔克拉玛干沙漠边缘阻击战总体方案>光伏治沙项目布局方案》,提出2024~2030年分步在南疆沙漠边缘空白区布设1亿千瓦光伏,形成环沙漠边缘宽1公里以上、长约800公里的阻沙“光伏长城”。1亿千瓦的光伏装机对于南疆乃至整个新疆而言意味着什么?参照当前新疆新能源的装机数据可洞悉一二。

2024年12月,随着第二批沙戈荒项目哈密玉山风电场并网,国网新疆电力宣布,新疆新能源装机规模达到 1.048亿千瓦,突破 1 亿千瓦大关。这一里程碑式的装机纪录,是从上世纪90年代新疆发展新能源至今所取得的巨大成就,而南疆光伏1亿千瓦装机的发展目标,将在短短几年内实现,预计“十五五”期间全部投产并网。毫无疑问这将为南疆带来巨大的投资拉动和产业带动效应,同时,对于电网的挑战是显而易见的。

以环塔工程为核心

打造南疆坚强主网架

南疆新能源大规模、加速度发展,三大考验摆在电网面前。

并网。当前,南疆各级电网正处于快速发展阶段,但受自然、历史等因素影响,南疆基础设施建设历史欠账较多,电力基础设施相对薄弱。且电网建设点多面广,客观上与新能源建设周期存在差异,面对急剧上马的新能源项目,网源难以协调,这一问题是新能源大发展背景下各地普遍存在的现实问题,而南疆尤为突出。

“南疆主网架在过渡过程中输电能力提升较慢,承载能力难以满足新能源倍增式发展需要。部分新能源项目单个规模较大且布局密集,需要在短时间新增调整纳规大量750千伏变电站及配套工程,接网及消纳均存在较大压力。”国网新疆电力发展策划部规划处副处长杨桂兴分析道。

安全。南疆新能源开发主要以戈壁和荒漠为主,其大型光伏电站集中分布在电网末端,电网动态无功支撑不足,电压稳定、功角稳定问题以及宽频振荡等新型稳定问题突出。

杨桂兴告诉记者,南疆的环塔环线长度超过2600公里,站与站之间的平均距离超260公里,初期为单线单变,供电可靠性低、稳定支撑弱;环网内单变3座,单线5条,主要集中在环网南缘,线路跳闸后形成超500公里无支撑电源长距离供电线路,沿线变电站电压升高明显。

此外,由于南疆系统调节能力差,需要依托北疆电源进行调节,南疆北疆联络通道功率翻转频繁,呈现“一日即四季”的特点。“南疆夏季白天呈现大量的电力盈余,需要通过750千伏电网外送;冬季晚高峰呈现较大的电力缺口,需要通过750千伏电网供电,电网潮流潮汐式特征突出,电压波动频率高、幅值大,运行控制困难。”国网新疆电力调度控制中心相关人士告诉记者。

外送。对于南疆而言,新能源仅供本地,或者疆内南北互济,远远无法满足其消纳需求,南疆绿电送至疆外势在必行。

目前,新疆新能源爆发式增长,超过2亿千瓦已批复项目待建设,其中南疆的项目超过1亿千瓦,是其最大负荷的10倍,消纳形势严峻。“目前新疆全口径本地负荷不到6000万千瓦,而电源装机截至2024年底已达到1.92亿千瓦,源荷比接近3∶1,未来源荷比的差距将进一步加大。因此,更多的富余电力亟需送出,通过新疆清洁绿电支撑全国的能源消费和转型需求。”国网新疆电力经济技术研究院新型电力系统规划研究中心专责于国康分析道。

在全国新型电力系统建设不断加快、能源转型“全国一盘棋”的要求下,南疆的清洁电能大有“用武之地”。

2024年9月27日,国网新疆电力副总经理许涛在“2024新型电力系统发展(崇礼)论坛”发表主旨演讲时指出,南疆地处我国西部边陲,与东部负荷中心直线距离4300千米,时区相差3小时,东部负荷晚高峰与西部新能源发电特性在时间上匹配性好,晚高峰时段具有1~2小时重叠时间,南疆新能源电力送出需求大,理论上可以支撑东部负荷中心高峰用电。

时间上的供需匹配为南疆清洁电力“出疆东行”提供了理论上的可行性,但要真正实现这一构想,还需要跨越空间上的巨大差距。目前,南疆与我国东部地区输电距离长,对于特高压输电技术提出了新的挑战;特高压输电廊道资源日益紧张,与沿途各省协调难度逐步增大。此外,直流输电需要建设坚强的交流电网支撑,新疆750千伏主网架还需要进一步加强。

面对并网、安全、外送等多重挑战,国网新疆电力按照“建强交流电网保内供、加强联络互济强外送”思路,分三个阶段建设南疆环塔里木盆地大环网,打造南疆坚强主网架,提升南疆各级电网协调发展水平。“我们超前组织开展疆电外送通道布局等专题研究,全面启动‘十五五’电网规划工作。推动和田—民丰—且末—若羌Ⅱ回等8项750千伏工程调增纳入国家电力规划。计划于2025年建成750千伏和田-民丰-且末-若羌等一批输变电工程,形成环塔里木750千伏南部单环网;2030年前建成750千伏和田-民丰-且末-若羌II回、库车-阿拉尔-巴楚II回等一批输变电工程,形成环塔里木750千伏南部双环网;加快推进750千伏阿拉尔-红白山开关站-和田、轮台- 塔中-且末工程等输变电工程,有序形成环塔‘目字’双环网。随着环塔工程的逐步推进,将为新能源汇集、送出提供网架支撑。”杨桂兴表示,“此外,国网新疆电力还将加快推进位于若羌的特高压直流第四通道前期工作,确保该项目早日核准开工建设。”

记者了解到,为做好新能源项目并网服务,国网新疆电力举办能源电力高质量发展座谈会,建立网源高效协同服务新能源发展机制,推动建设全疆统一电力市场体系,建立省、地两级协同联动机制,高效服务新能源接网审批;国网新疆电力与发电企业建立起“月推进、周管控”的协同工作机制,滚动跟踪掌握新能源场站和送出工程建设进度,确保新能源项目“应并尽并、能并早并”。同时,大力推进数字赋能,深化“新能源云”平台应用,实现新能源项目接网申请线上申报、限时受理、全过程跟踪,大幅提升电网公司与电源企业的沟通效率。动态开展新能源接网空间测算,做好全疆风电规划布局和接网方案研究,加快新能源接网审批和并网。加强人工智能大模型功率预测技术应用,大力推广“新能源+高载能产业”模式,提升新能源就地消纳能力。

加快调节能力建设

构网型储能领跑全国

如今,南疆清洁能源装机占比已接近80%,尤其是和田、喀什、克州三地清洁能源装机超过80%,电源出力具有很强的季节性、昼夜性和波动性,而南疆具有调节能力、支撑能力的常规电源占比约20%,难以满足电力有效供应、电网安全运行和系统调节的巨大需求。抽水蓄能、新型储能等调节性资源的建设迫在眉睫。

抽水蓄能是目前技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的储能方式,也是电力系统中主要的调节资源之一。

南疆地区水能总量较丰富,分散分布在巴州、阿克苏、喀什和克州地区,主要包括阿克苏河、渭干河、开都河、叶尔羌河、和田河及喀什噶尔河流域,为抽水蓄能电站的开发提供了得天独厚的优越条件。

“从全疆的范围来看,一共规划了30个抽水蓄能的项目,总装机容量约3,900万千瓦,相当于每个地州规划了2~3座抽蓄电站。南疆五地州目前规划的抽水蓄能电站共计8座,总容量约1200万千瓦,目前进展最快的是巴州的若羌抽水蓄能电站和和静抽水蓄能电站,以及克州的阿克陶抽水蓄能电站。”于国康告诉记者。

2023年9月20日、21日,位于巴州的和静抽水蓄能电站及若羌抽水蓄能电站项目先后顺利取得新疆维吾尔自治区发改委核准批复,两座抽水蓄能电站装机规模并列新疆最大。两个项目总投资326亿元,装机规模均为210万千瓦,项目主要服务于南疆千万千瓦级新能源基地建设,对促进当地经济增长、减轻电网调峰压力、保障电力系统安全稳定运行、加快能源结构优化转型意义重大。

“按照当前新疆抽水蓄能的规划建设进度,‘十五五’末到‘十六五’将是抽水蓄能电站集中投产的时期。”于国康分析道。

抽蓄发展蹄疾步稳,新型储能更是乘势而上。新型储能建设周期短、选址灵活、与新能源开发消纳的匹配性更好,优势逐渐凸显,新疆新型储能连续“上新”。当前,电化学储能、飞轮、压缩空气、超级电容等多种储能技术路线在新疆齐头并进,南疆地区新型储能装机已达到507万千瓦,占新疆新型储能总装机的53.2%。其中,构网型储能的技术应用成为一大亮点。

储能PCS控制技术分为跟网型和构网型两种。跟网型储能自身无法提供电压与频率支撑,必须依赖电网电压和频率,无法支撑系统;构网型储能内部设定电压参数信号输出电压与频率,既可并网也可离网运行,对电网支撑能力强。针对常规储能的电压支撑能力弱的问题,国网新疆电力积极探索新技术应用,率先在南疆地区示范应用构网型储能。

“构网型储能能够实现类似同步机组的运行特性,具备惯量支撑、调频调压、增加短路容量等功能,对电网运行提供较大的支撑作用。由于该技术成本较高、技术难度较大,因此更多地需要我们开展大量的实践测试和应用,在这方面国网新疆电力开展了大量工作,新疆在构网型储能技术方面也走在了全国的前列。”国网新疆电力调度控制中心相关人员解释道。

2023年,新疆维吾尔自治区发布《关于组织上报2023年独立新型储能建设方案的通知》,明确鼓励各地新建共享储能,积极探索建设构网型储能,提出喀什、和田、克州、塔城、阿勒泰、巴州等地构网型储能比例原则上不低于年度独立新型储能规模的20%。

南疆构网型储能对于电网的支撑作用已在实践中得到验证:2023年3月15日,国网新疆电力组建专项创新团队在克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县龙源奥依塔克光伏储能电站,完成全国首个高倍数调频调压/高过载能力构网型储能系统并网测试。2024年6月19日22时50分,龙源奥依塔克光伏储能电站35千伏C相电压波动,构网型储能感受到机端电压下降,支撑系统电压恢复。

国网新疆电力在国家电网公司指导下,依托新疆新型电力系统技术创新联盟,积极开展“构网型+”技术装备工程示范验证,除了储能,还包括风电、光伏、SVG、静止同步调相机等,推动能源电力装备升级迭代,支撑新型电力系统示范区建设。

“我们后续还将结合多场景、多设备、多厂家的‘构网型+’装备示范工程应用数据,持续完善建模仿真、调测方法与性能评价、调度管理与运行监测等技术标准体系,重点开展构网型与分布式调相机替代及布局规模、市场机制、功角稳定、参数整定等示范研究工作。”国网新疆电力调度控制中心相关人员表示。

兼顾安全与经济

智能微电网迸发大效应

对于南疆的新型电力系统建设而言,加强大电网建设无疑是一项核心任务,但若电力供应仅仅依靠大电网,并非是效益最佳的选择。南疆的城乡围绕绿洲发展,地州之间、城乡之间跨度大,电网建设投资大、任务重、效益低,如何兼顾电力可靠供应和投资经济高效?微电网为这个两难之命题带来了破题的可能性。

微电网是促进新能源消纳、提高能源利用效率、降低用能成本的有效方式,是大电网的有力补充,在工商业区域、城市片区及偏远地区有广泛的应用前景。地广人稀且新能源资源丰富的南疆,拥有诸多与微电网技术特性完美契合的应用场景,在大山大漠遍布的南疆,“小而美”的微电网正在发挥着独特的作用。

2024年9月,在和静县巴音布鲁克景区,新疆电网首个“水光柴储”智能微电网示范项目并网投运。巴音布鲁克景区位于天山南麓,距和静县城288千米,区域总面积5717.31平方千米,该区域电源主要来自220千伏天鹅湖变电站,单辐射接线,输电线路总长233千米,穿越天山山脉南部山区、河流、草原,地形复杂,供电距离长、网架结构弱、区域供电可靠性低,加之旅游旺季用电负荷逐年增加,给景区保供电带来严峻挑战。

该项目充分利用周边水电、光伏等发电资源,融合部署中压发电车、台区储能等设施,依托配电物联网、自动控制和储能技术,确保上级电网发生故障时,微电网能自动转切和智能自愈,实现可靠供电,有力提升了偏远地区旅游景区供电保障能力。

在“水光柴储”智能微网的基础上,电源更加清洁绿色的智能微网试点亦在开展。按照“大电网+微电网”供电互济思路,国网新疆电力规划了南疆边境地区微电网供电项目,在塔县、阿合奇县和博湖区域试点开展三个智能微电网建设,实证应用解决县域停电风险和重要负荷保供等问题。主要做法是以构网型储能作为微电网运行支撑调节措施,光伏、小水电作为微电网电源,建设微电网并离网控制。“为防止县域大面积停电以及‘小事件、大影响’情况发生,国网新疆电力在塔县、阿合奇县等试点智能微电网建设,一方面替代原有‘风电光伏+柴发’的供电模式,使当地居民拥有了相对可靠稳定的电力供应,另一方面加快了区域基础设施建设,提升该区域供电可靠性及边防保障能力,同时,项目建设了多能互补平台,提升了能源综合利用效率,具有较强的推广示范作用。”杨桂兴表示。

沙海扬帆,追风逐日,南疆巨变,还看今朝。在国网新疆电力高站位、高标准、高要求的谋划与推动下,南疆新型电力系统正逐渐从蓝图走向实景。“南疆新型电力系统建设分为转型期、形成期、成熟期、全面推广四个阶段。我们计划到2030年基本建成新型电力系统,到2040年全面建成新型电力系统。国网新疆电力将以南疆新型电力系统示范区建设为牵引,充分发挥大电网资源配置优势,持续开展新型电力系统技术攻关,推动源网荷储协同发力,健全适应高比例新能源的市场机制,为全国新型电力系统建设打造‘新疆样板’、贡献‘新疆方案’。”陈守军表示。

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