世界首个县域级100%新能源新型电力系统科技示范工程

湖北随州新能源资源富集。近年来，当地依托风光资源禀赋，大力推进新能源规模化开发。

广水市是随州新能源资源最丰富的区域之一。这里有得天独厚的风能资源，还是湖北省太阳能资源一级可利用区。2012年，随州首家新能源场站——凤鸣风电场在广水市并网发电。此后，广水市的风电与光伏发电规模持续扩大。

风电、光伏发电等新能源具有波动性，大规模并网给电网安全稳定运行带来挑战。2020年11月起，随州供电公司在广水市探索建设县域级100%新能源新型电力系统科技示范工程，提升新能源利用效率，更好保障电网安全稳定运行。

探索之初，示范工程面临着“无先例可循、无经验可鉴、无成熟技术可用”的情况，需要攻克高比例新能源并网带来的电力系统低惯量、弱稳定等技术难题。传统的电网运行模式中，风电、光伏发电都属于跟网型电源，须依赖大电网才能稳定电压和频率。而县域电网要实现100%新能源供电，必须改变这一传统方式。

随州供电公司与湖北电力科学研究院联合组建攻关团队，将突破口聚焦在构网型技术上。攻关团队通过理论研究、仿真模拟、装备研制、试验实证等环节，厘清县域高比例新能源系统运行机理，明确构网型技术实施路径，为工程实施提供理论与方案支撑。

2021年12月，世界首个县域级100%新能源新型电力系统科技示范工程在广水市正式启动建设。攻关团队开展500余次现场试验，在源网荷储关键环节攻克38项关键技术难题，形成成套解决方案，并研制出一系列核心装备。

示范工程在“源”端采用虚拟同步机，让风光发电设备主动参与系统调频调压；在“网”端应用能量路由器，实现功率交换自由分配、毫秒级控制，让新能源发电占比随时可调；在“荷”端建设新能源汽车充电站光储充一体化设施，形成“荷-网”双向互动模式；在“储”端建设3.3万千瓦时分散式储能电站，实现低谷积蓄绿电、高峰根据需求放电；应用县域级协同控制系统，保障各种极端复杂功率波动场景下的电压、频率稳定。一系列技术突破与成果应用，让风光发电设备无须依赖大电网控制电压和频率，实现自主稳定运行。

2023年10月，世界首个县域级100%新能源新型电力系统科技示范工程正式投运，以24.4万千瓦的新能源发电装机，为当地418平方千米供电面积内的超20万人口提供稳定可靠的绿色电能。

“示范工程把县域100%新能源供电变成现实，在保障高比例新能源电网稳定运行的基础上，促进了绿电就近消纳。”随州供电公司调度控制中心调度员冷爽说。截至目前，示范工程已连续稳定运行超千天，累计消纳绿电超14亿千瓦时。

示范工程投运后，随州供电公司运维团队先后进行10余次测试与算法优化，建立起一套包括4类31项具体操作流程的运维标准。

110千伏虎山能量路由器站是示范工程的枢纽，连接着大电网、新能源电源、储能设备及配电网，对运维精准度的要求远高于传统变电站。随州供电公司运维团队创新采用“巡检机器人+无人机”联合巡检模式，由巡检机器人完成站内二次设备常态化巡检、数据采集、状态监测，由无人机完成户外线路、设备高空隐患排查，实现设备状态全时段监测、安全隐患全方位排查。联合巡检模式的应用使运维效率较人工巡检提升60%以上，故障隐患处置时长大幅缩短。

示范工程已入选国家能源局能源绿色低碳转型典型案例、国家电网有限公司新型电力系统示范标杆等，并亮相第30届联合国气候变化大会。攻关团队将依托示范工程形成的技术方案与实践成果，深化构网型技术创新应用，持续探索大规模新能源开发与远距离外送的新技术模式。