冀北大地上，风机如林，光伏成片，新能源发电装机规模再创新高。近期，冀北清洁能源基地新能源发电装机突破8000万千瓦，达8167.4万千瓦，在总发电装机中的占比达75.8%，占比居全国首位。冀北电网率先成为面对如此高比例新能源接入的省级电网。
电力系统高比例新能源和高比例电力电子设备的“双高”特性凸显，国网冀北电力有限公司如何保障大电网安全稳定运行，服务新能源高质量发展？
突破关键技术，创新运行方式，建强外送通道……国网冀北电力破解高比例新能源并网的“安全密码”，践行“绿色希冀点靓万家”服务承诺，为保障新型电力系统安全稳定运行打造冀北样板。
突破关键技术
天高云淡，日照草原，风过山冈。
6月18日，在张家口坝上地区津尚明义光伏电站，国网冀北电力完成自动发电控制、自动电压控制、电能质量等10项涉网性能的检测工作。
2024年5月以来，国网冀北电力已累计督导完成9492台、542万千瓦变流器整改。整改后的新能源机组全部通过涉网性能检测，满足国标要求。
保障高比例新能源电力系统安全稳定运行的关键是确保新能源机组能够通过电网实际运行检验，在各类复杂工况下均具备符合国家和行业标准要求的涉网性能。
冀北电力调度控制中心围绕提升新能源场站涉网性能，联合金风科技、阳光电源、禾望电气等6家全球知名设备厂商和大唐国际、河北建投等发电企业，成立联合攻关团队，主动帮助新能源场站开展涉网问题研判，同时与逆变器厂家逐型号厘清设备性能不达标原因，协助厂家整改逆变器控制逻辑与参数，并督导场站定期维护涉网关键设备。
针对张家口沽源地区风机出现的次同步谐振问题，冀北电力调度控制中心研究制订谐振防治工作技术路线，分类施策开展谐振治理，找到了从根本上解决风机次同步谐振问题的策略。
“我们协助有关风电场加装谐振抑制装置，实时监测电力系统发生谐振时电压、电流的变化，采取‘构网型控制’和‘附加阻尼控制’等多种技术路线，因地制宜抑制谐振。”冀北电力调度控制中心系统运行处处长刘海涛说。
截至2024年年底，冀北电力调度控制中心完成沽源地区全部20座场站40个机型286.3万千瓦双馈风机谐振治理，沽源风电次同步谐振从源头得到根本抑制，标志国网冀北电力在解决高比例电力电子系统新型稳定问题上迈出坚实的一大步。
随着新型电力系统建设的深入，进入冀北电网的振荡抑制装置、构网型风机、静止型调相机等新型设备越来越多。如何把好新型设备入网关？电力仿真平台“一夫当关”。
“夫未战而庙算胜者，得算多也。”与战斗未打响之前哪方谋划多则胜算更大一样，在新型设备入网之前、新能源扰动电网带来影响之前，国网冀北电力依托冀北电网千万千瓦级全电磁电力仿真平台，大量开展仿真实验，掌握设备特性，洞悉运行机理，谋划下好“先手棋”。
围绕积极稳妥推进新型设备入网，冀北电力调度控制中心建立“技术方案论证—控制逻辑优化—接入系统仿真—并网试验测试—运行性能监视”的新型设备全过程管理机制，在新型设备并网前开展仿真和测试，研究掌握其典型控制技术。
仿真分析是正确认知电力系统特性、制订针对性调控措施的基础。“冀北电网构建了基于新能源‘黑盒’封装模型的千万千瓦级全电磁暂态仿真平台，支撑新能源汇集系统运行机理与送出能力仿真分析，目前正在进一步联合厂商开放电力电子设备必要的控制策略与关键控制参数，组织推进设备仿真模型向‘灰—白盒’结构化建模转变，并结合调度实时运行数据开展电力电子设备动态性能与仿真模型准确性评价，以高度还原设备级与系统级运行特性，开展精准模型与运行数据双驱动的调度运行仿真分析，为应对高比例新能源接入给电力系统带来的稳定性问题提供解决方案。”冀北电力调度控制中心主任王宣元说。
创新运行方式
6月16日午间，新能源发电曲线攀升，火电机组深度调峰作用显现。按照冀北电力调度控制中心的指令，直调火电机组在开机容量724万千瓦（不含企业自备机组）的情况下，将实际运行最小出力降至305万千瓦。相比灵活性改造前，此次新能源出力增加了57万千瓦。
冀北清洁能源基地持续加强电力系统调节能力建设。通过灵活性改造，直调火电机组深度调峰能力大幅提升。
2024年12月20日，国家发展改革委、国家能源局印发《电力系统调节能力优化专项行动实施方案（2025—2027年）》，要求各地各有关单位着力提升火电调节能力，在保障安全前提下，探索煤电机组深度调峰。作为网源协调的一项重要内容，火电机组深度调峰能力越来越重要。
冀北电科院电网技术中心主任刘苗介绍：“火电机组常规调峰的范围是其额定负荷的50%～100%。但为了促进新能源消纳，火电机组需要更宽负荷的调峰。在50%额定负荷以下调峰运行就是深度调峰。”
通过灵活性改造，火电机组负荷响应能力提升，在新能源发电充足时降低负荷，为新能源发电腾出增发空间；当新能源发电不足时，火电机组顶峰运行。
聚焦服务新能源发展，国网冀北电力打出一套“组合拳”。“‘新能源＋储能＋调相机’模式在国网冀北电力创新应用，推动源网荷储共同发力，为进一步确保新能源可靠发出、可靠并网、可靠送出提供技术和机制保障。”王宣元说。2022年12月27日，国家风光储输示范基地首台调相机组一次并网成功，标志着“新能源＋储能＋调相机”模式在基地电站落地。
储能是新能源的“黄金搭档”。储能响应速度快、瞬间平滑出力功能强，可大幅提升电力系统调节能力，实现风光储多时间尺度的出力互补。
记者在国家风光储输示范基地了解到，国家风光储输示范工程建有世界上规模最大的多类型化学储能电站，规划建设7万千瓦储能项目，目前已建设3.3万千瓦储能容量。
国网冀北张家口风光储输新能源有限公司按照风光储输示范工程登高行动方案，加快推进建设新型储能试验与实证平台，与中国电科院合作建成储能系统并离网特性测试平台，具备兆瓦级储能系统并网运行特性的实证能力和500千瓦以下储能系统离网运行特性的测试与实证能力。该公司既深耕全钒液流电池实现全球首个大规模商用，又布局磷酸铁锂、超级电容等多技术路线，彰显了中国制造的系统集成实力。
截至5月底，冀北清洁能源基地储能装机规模达425.1万千瓦，同比增长超3.8倍。预计到“十五五”末，冀北清洁能源基地抽水蓄能和新型储能装机容量将达到2000万千瓦以上。
分布式调相机能为新能源场站提供暂态和稳态全过程电压支撑，是保障新能源场站电压稳定的利器。当电压偏低时，它以强励磁状态输出无功功率，电压偏高时则以进相状态吸收无功功率。同时，它还能发挥系统动态无功储备的作用。
“调相机作为同步机，具有提升新能源场站短路比、电压支撑性能好、过载能力强、可靠性高等特点。如果将新能源场站比作‘双高’电力系统海洋中的一艘大船，分布式调相机就是这艘船上的‘压舱石’，助力大船抵御风浪、行稳致远，保障新能源安全稳定送出。”冀北电力调度控制中心系统运行处高级主管陈达威说。
冀北电网已建成国内规模最大的新能源汇集系统分布式调相机群，成为国内运行分布式调相机规格最全、台数最多的省级电网。截至目前，张家口、承德等地区共投产30台调相机，总容量75万千乏，提升新能源送出能力153.5万千瓦。
张北风电场。
建强外送通道
广阔丰茂的草原，随风旋转的风机，熠熠生辉的光伏板，构成张北县独特的风景。
张北风能、太阳能资源富集，被誉为“风的故乡，光的海洋”。张北的新能源沿着电网通道，跨草原、越燕山、走太行，送往北京和雄安新区，实现“张北的风点亮北京的灯”“张北的风点亮雄安的灯”。
在张北，看冀北。以±500千伏中都换流站为起点，绿色能源通过张北柔性直流电网工程直达首都，五年之间，不舍昼夜。
张北柔性直流电网工程是世界上首个真正具有网络特性的直流电网工程，突破了柔性直流组网、容量提升与可靠性提升等三大技术难题，创造了12项世界第一。该工程每年可为北京市输送140亿千瓦时绿色电力，占北京市年用电量的十分之一。
在中都换流站主控室，监盘人员时刻关注着接入新能源场站的发电情况；阀厅十多米高的柔直换流阀阀塔旁，检修人员站在高架梯上，对换流阀子模块开展中控板更换作业。保障新能源外送通道安全稳定运行，始终是他们的中心工作。
同为冀北新能源外送通道，与张北柔性直流电网工程同年建成的张北—雄安1000千伏特高压交流输变电工程，在新能源外送雄安新区中发挥重要作用。
尤其是随着扩建工程投运，雄安1000千伏特高压变电站总容量从600万千伏安增加至1200万千伏安，有效提升张北等地外送电力的接受能力，每年可接受的绿色电能总量超700亿千瓦时，助力“未来之城”雄安新区实现100%绿电供应。
近年来，冀北清洁能源基地建设加快，新能源外送通道持续增加。
2024年10月31日，张北—胜利1000千伏特高压交流工程投运，对提高冀北清洁能源基地外送能力，推动实现更大范围电力资源优化配置具有重要意义。工程每年从锡林郭勒盟、张家口向京津冀鲁苏等地输送超过700亿千瓦时的电能，相当于1900万户家庭1年的生活用电量。
“十四五”期间，冀北清洁能源基地内共建成投产张北—胜利特高压和北京东1000千伏变电站扩建2项交流工程，承德牌楼、张家口白土窑等10项500千伏新能源送出工程，新增新能源输送容量3400万千瓦，较“十三五”末提升120%，构建起以特高压为支撑、交直流深度融合的新能源外送体系，基本满足该基地新能源外送需求。
未来，冀北上空的新能源输送网又将增添“新成员”。3月18日，大同—怀来—天津南1000千伏特高压交流工程开工建设。工程投运后，华北将新增一条贯通山西、河北能源基地与天津负荷中心的能源“大动脉”。此外，承德东—滦县双回（第四通道）500千伏线路工程和唐山西扩建500千伏输变电工程正全面施工，均预计于年内投运。届时，更多的绿色电能将向四面八方涌流。
居安思危，思则有备，有备无患。“超大规模、超高占比新能源接入电网，对我们的技术、管理都提出了更高要求。只有源网荷储协同，各方齐心协力，才能履行好使命任务，共同保障电力系统的安全稳定运行，将绿电送到千家万户，助力经济社会发展全面绿色转型。”王宣元说。
“绿色希冀点靓万家”的追求正在一步步走进现实。
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