2月22日,35千伏春漕超導3E346的設備主人通過高溫超導電纜監測平臺開展巡視,溫度、振動等信號均未報警,超導電纜運行一切正常。截至這天,世界首條35千伏公里級超導電纜已在上海平穩運行了整整兩個月,總計輸送電能4618.6萬千瓦時。
雖然只有短短的1.2千米,但超導電纜無疑已成為國網上海市電力公司(以下簡稱“國網上海電力”)在科技創新領域的一張新名片。
超導電纜:形成電網堅強支撐
上海具有人口密集、產業密集、負荷密集、碳排密集的特點,上海電網是一個典型的外部饋入強、本地機組弱、資源稟賦低、新興負荷占比高、供電需求多樣的超大型受端城市電網。在這樣的背景下,尋求技術突破,建設超導電纜就顯得更有意義。
2021年12月22日,世界首條35千伏公里級超導電纜投運,標志著國網上海電力在新型電力系統建設領域核心技術方面取得了重大突破。該工程位于上海市徐匯區,全長1.2千米,全程排管敷設,配置兩個中間接頭,相當于4~6回同電壓等級傳統電纜的輸電能力,可為4.6萬戶用戶提供優質電能,是目前世界上輸送容量最大、距離最長、接頭數量最多的全商業化運行35千伏超導電纜輸電工程。
“超導電纜系統是開發難度極大的多學科復雜系統,在電纜設計與制造、通道建設、制冷系統、性能試驗、工程運維等多方面面臨挑戰。”國網上海電力科技部智能電網及環保處處長鄭健表示,從2016年起,國網上海電力就在國家電網有限公司和上海市委、市政府的支持指導下,攜手上海電纜研究院等科研、制造單位,組成聯合攻關團隊,對超導電纜系統的設計、施工、運維等六大環節進行了系統研究。
工程所采用的超導電纜基于全國產化超導帶材,在裝備研制過程中攻克了大長度絕熱管制造、大長度超導帶材繞包接續、大溫差終端絕緣設計等一系列難題,實現了超導電纜及其生產裝備自主可控,整體制造水平躋身國際一流行列。
工程實施過程中,通過超導電纜試拉試放試驗、新型工器具的研發與應用、泥水平衡頂管施工工藝等手段,克服了由于工程位于上海市中心城區而導致的施工作業空間小,由全程排管敷設而導致的內部敷設空間小,由超導電纜本體存在內外部絕熱管而導致的彎曲半徑大,由超導電纜本體重量大而導致的牽引難度高等一系列建設難題,保障了工程的順利實施。
示范工程投運后,超導電纜系統運行穩定,整體制冷效率達到設計指標,工程技術指標達到了國際領先水平。
“該工程確立了我國在超導技術應用領域的國際領先地位,開創了大城市中心區域小通道大容量輸電的先河,為大城市電網發展提供了新的技術支撐,為城市新型電力系統發展增添了新的動能。”鄭健說。
虛擬電廠:開啟電網“無感調控”
如果說,超導電纜是基于上海的城市背景,對超大容量電能輸送方式的一種探索,那么“虛擬電廠”技術則是國網上海電力多年來在能源需求側領域開展的有益實踐,并已積累了大量的實踐經驗。
2022年2月6日凌晨,正值春節長假期間,國網上海電力開展了2022年首次填谷需求響應。此次“虛擬電廠”的常態化啟用,不僅完成了低谷時段負備用調控能力的技術測試,為電網運行的安全性和經濟性提供了技術儲備,而且驗證了“無感調控”模式的應用可行性,使上海電網的“虛擬電廠”技術繼續走在全國前列。
上海是國內目前負荷峰值、區域負荷密度、負荷峰谷差最大的城市。依托“虛擬電廠”理念,發揮需求側管理“電網可預控、用戶愿參與”的優勢,既可實現特定時段內的負荷調節,保證電網的安全穩定運行,又可以削峰填谷,提升電網的經濟運行水平。此舉已成為匹配上海超大型城市電網運行的一項重要手段。
在2月6日實施的響應中,國網上海電力采用“日前邀約、日內定時調用”的模式,要求建筑用能控制系統及電動汽車有序充電等應邀資源需具備“無感調控”能力,即在不影響用戶正常生產、生活秩序的前提下,用戶側智能終端自動接受需求響應調控指令,按照預置策略本地分解執行,事后按照預定計劃自動恢復,全程無人工現場干預。與傳統調用模式相比,“無感調控”戶均影響更小、用戶積極性更強、調控精度更高、響應時效更快、電網調控更可靠。
“本次需求響應基于全業務流程線上貫通,通過資源直控能力測試,驗證了‘無感調控’模式的應用可行性。”國網上海電力客服中心需求側管理中心主任鄭慶榮說,“這也是我們加快數字化轉型,促進‘雙碳’目標實現的一項舉措。”經統計,本次需求響應最大填谷容量為4.1萬千瓦,累計填谷電量為7.1萬千瓦時,消納清潔能源2.2萬千瓦時,
近年來,國網上海電力積極實施數字化賦能工程,促進“雙碳”目標在電力行業的落地,實現了產品創新數字化、生產運營智能化、用戶服務敏捷化、產業體系生態化。除了“虛擬電廠”技術以外,國網上海電力還建設智慧保電體系,實現保電業務與“大云物移智”新技術的融合運用,升級智慧平臺,打造保電最強大腦;建設“智慧城市能源云平臺”,使電網能源大腦與城市管理大腦深度融合,服務上海城市數字化轉型。
儲能標準:讓中國技術引領世界
作為“世界觀察中國電力的窗口”,不僅要靠可見的技術,還要拿出標準。
2021年9月,由國網上海電科院儲能團隊編制的《電力儲能系統-2-200部分:設備參數和測試方法-電力儲能系統在光儲充電站的案例研究》正式出版,這是國內首個IEC TC 120電力儲能國際標準。
這份標準的制定者、儲能團隊負責人方陳介紹說,該標準自2017年開始籌備,中間歷經多次提案變更、工作組變化等一波三折,通過5次會議討論后,于2019年7月正式立項。標準編制過程中,針對案例數據不夠、代表性不足等難題,項目組對國內外電力儲能系統在光儲充電站的案例開展了廣泛調研,補充了豐富的國內外案例數據。“在標準進入TC120流轉后,項目組全力以赴,及時響應,對來自三個國家共計47條修改意見進行認真修改完善。最終,標準以全票贊成的結果發布出版。”方陳說,“能為我國創造在該領域的一項‘第一’,此前的辛苦都不算什么。”
標準,這是國網上海電力正在發力深耕的領域。2018~2021年,由國網上海電力主導或參與編制的國際標準共有13項,其中IEC標準6項、IEEE標準6項、CIGRE報告1項。今后,全世界在開展光儲充電站建設、變壓器直流偏磁抑制裝置制造等工作時,都將依據這些出自國網上海電力人之手的標準。
“身在上海這樣一座國際化的超大型城市,有著更多走在世界前列的電力應用場景,這為我們開展國際標準制定帶來了便利,我們也將此項工作視作應盡之責。”國網上海電力科技部科研及成果管理處主管陸啟宇表示,“目前,我們已主動布局,提出電力機器人、超導電纜、碳足跡、配網PMU等國際標準提案5項。相信在不久的將來,將有越來越多的中國標準成為世界標準。”
2021年,國網上海電力大力推進成果轉化應用。21項科技成果在上海市知識產權交易中心掛牌交易,轉化收益310.5萬元;浦東供電公司依托成果“臨港新片區綜合能源管控平臺”開展技術服務,收益149萬元;華東電試院“電網網源協調能力評價及性能提升技術”等6項轉化成果開展項目收益分紅。
2022年,國網上海電力將繼續圍繞新型電力系統建設和新技術發展,堅持“攀高峰”和“接地氣”相結合,推動科研一體化接力運作,開展謀劃大項目、打造大示范、培育大成果、塑造大專家的“四大布局”,提升“精準投入、精心培養、精品產出”的“三精管理”,構建具有韌性電網特征的上海城市新型電力系統,持續提升新能源接入消納與低碳減排能力、電網安全穩定經濟運行能力、終端電氣化和能源高效利用能力“三大能力”,打造世界觀察中國城市新型電力系統建設的窗口,為構建城市新型電力系統和公司高質量發展提供堅強的科技支撐,為實現碳達峰、碳中和目標做出積極貢獻。
科技是第一生產力,創新是第一動力。當下,國網上海電力立足“世界觀察中國電力的窗口”定位,實施創新驅動發展戰略,持續強化科技創新策源功能,在新型電力系統核心技術供給、雙碳與數字化轉型及技術標準創制等方面取得突破,加快打造新型電力系統技術新高地,全力支撐以“新能源高效消納”“打不垮”和“不停電”的韌性電網為特征的上海城市新型電力系統建設。