近日，由国家科技部立项，国网宁夏电力公司牵头、多所院校及企业共同参与的科研项目《以多环节综合互动为特征的智能电网综合示范工程》顺利通过验收。该项目依托能源互联网在宁夏的建设，实现电网多环节互动，为解决新能源有效消纳提供了全新的方法，具有极其重大的指导意义。
革故鼎新破解新能源消纳难题
近几年，风电、光伏等新能源产业发展迅猛，尤其在华北、西北和东北等风光资源富集地区。数据显示，截至4月底，宁夏新能源装机达到1178.5万千瓦，同比增长68.96%，占全网总装机容量的39.69%，总量居全国第4位。其中，风电装机832万，同比增长69.09%，占到全网总装机28.03%。按照自治区能源电力发展规划，到2020年自治区新能源装机将达到2100万千瓦，其中风电达到1100万千瓦、光伏达到1000万千瓦。
“宁夏电网新能源装机呈爆发式增长，新能源装机容量处于超常规增长，要实现大规模、高比例并网，电网将面临安全运行和调峰消纳两大难题。”国网宁夏电力相关负责人说。为最大可能地消纳新能源，近几年来，国网宁夏电力通过750千伏坚强主环网、开发新能源功率预测系统、新能源功率控制系统等举措，在安全运行方面逐步解决了新能源并网及消纳带来的压力，但在调峰消纳方面，技术领域依然存在挑战。
作为解决调峰问题和实现新能源最大消纳的全新思路，国网宁夏电力依靠宁夏作为全球能源互联网战略的重要支点，大力推进建设及运行多条特高压电力外送通道。同时，该公司也是智能电网综合集成示范基地，具有新能源装机比例高、网架结构紧凑规模适中等特点，具备发输配用储微全面互动的优势。为此，该公司展开以激发各种用户潜力为手段的多环节互动措施的课题研究。
电网多环节互动，是指充分调动发电、输电、配电、用电、储能、微电网之间的全环节双向互动，包括：常规能源与集中式新能源的互动，集中式新能源与用户的互动，配电网与输电网的互动，及配电网运行与分布式电源和负荷的互动。以多环节综合互动为特征的智能电网综合示范工程，即通过多环节综合互动手段调动多种调峰资源，促进新能源消纳的研究课题。课题以发、输、配、用电等各环节全面互动为主体，围绕电网全面互动的运行模式、关键技术、关键系统研发、集成及示范工程建设等4个方面展开。为此，国网宁夏电力着手建设输电网调度、配电网调度、电力负荷调度平台，同时建设完成了以区调度中心、银川配电网调度、银川大用户调度为一体的宁夏自治区智能电网综合集成示范工程。
互动电网建设以“全面互动化”为总体目标，利用不同层次的互动机制，充分协调电网不同运行环节参与电网调度运行的意愿，实现全网资源分配的最优化和全网效益的最大化。考虑宁夏地区电网工业大负荷为主的实际情况，以新能源消纳最大为目标，设计常规电源—大规模新能源，区域电网与区域电网，电网与用户，用户与分布式电源之间的互动控制策略，将区域电网的多环节互动运行分为发输环节与配用电环节两个部分。在电网互动运行模式和关键技术方面，国网宁夏电力提出了两类互动机制：基于激励的互动机制，提出了以用户用电模式调整为核心的互动机制；基于电价的互动机制，提出了基于有效容量成本的电价和动态峰谷电价机制。同时将两类互动机制在年度、月度、日前和实时4个不同时间尺度下进行互动，提出互动能力与效果评估方法，从电源、电网和负荷的角度，全方位量化了多环节电网互动效果。
先行先试新成果助推智慧能源发展
基于成熟理论研究，国网宁夏电力牵头开展了关键系统研发，设计出由发输调度互动系统、互动用户调度系统、互动能力及效果评估系统、互动数据接口系统组成的互动运行管理平台。该平台与输电网调度、配电网调度、电力负荷调度平台互联互通，全面实现了发输配用一体化的综合调度，并加快了示范工程的建设。
4月28日，国网宁夏电力调控中心当值调度员苏波通过新能源功率预测系统及系统负荷预测信息，预估当天12时~14时间火电达到出力下限时，仍有182.7兆瓦时的新能源无法消纳。此时，发输调度互动系统启动多环节互动计划编制，并向3家直供大用户下发互动需求信息。
3家直供大用户根据收到的互动需求信息及自身用电实际，向发输调度互动系统反馈可接受的3种用电模式及对应的用电调整成本。发输调度互动系统收集到大用户互动意愿信息后，开始编制日前互动预调度计划并开展安全校核，同时配电网层面互动启动，并向互动用户调度系统下发互动需求信息。随后，互动用户调度系统根据上次互动信息，向发输调度互动系统申报了两种互动意愿，同时向5家配电网用户下发了申报指导信息。
最终，经过发输调度互动系统及互动用户调度系统的反馈与协调，两家直供大用户及各配电网用户，按照日前互动调度计划进行了互动。互动能力及效果评估系统根据实际互动效果，计算得出发输环节弃风光率、单位电量发电成本、线路负载率和峰谷差，配用环节舒适度、信用度、负荷率、和效益系数等指标。经测算，当天产生直接经济效益31.7万元。
“若在宁夏全区推广，从2015年3月24日系统闭环运行至2017年年底，预计将累计节约发电成本4362万元，节约启停成本1.5亿元，产生经济效益7.31亿元，累计创造的直接经济效益将达到9.29亿元。”课题组成员、国网宁夏电力调控中心总工程师项丽非常看好这一研究成果推广应用所产生的经济效益。
通过实践，以多环节综合互动为特征的智能电网综合示范工程不仅建立了互动电网运行的新模式，而且首次在国内以最小的成本实现常规电源、集中式新能源与分布式发电的互动，实现配电网运行与分布式电源和负荷的互动，实现配电网与输电网的互动。
