當(dāng)前，我國(guó)可再生能源產(chǎn)業(yè)正由裝機(jī)規(guī)模高速增長(zhǎng)向高比例消納時(shí)代邁進(jìn)，風(fēng)電、光電也從過(guò)去的“微不足道”變?yōu)椤芭e足輕重”。業(yè)內(nèi)專(zhuān)家學(xué)者紛紛表示，大規(guī)模、高比例新能源并網(wǎng)必將對(duì)電力系統(tǒng)特性帶來(lái)顯著影響，而通過(guò)構(gòu)建廣泛互聯(lián)的新一代電力系統(tǒng)、升級(jí)新能源涉網(wǎng)技術(shù)來(lái)支撐電網(wǎng)電壓、頻率穩(wěn)定成為趨勢(shì)。

裝機(jī)快速增長(zhǎng)

給電力系統(tǒng)帶來(lái)挑戰(zhàn)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2019年底，我國(guó)可再生能源發(fā)電裝機(jī)達(dá)7.94億千瓦，同比增長(zhǎng)9%，占全部電力裝機(jī)的39.5%，其中，水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)規(guī)模均為世界第一?！澳壳埃履茉匆殉蔀橹髁﹄娫粗?。截至2019年6月底，國(guó)網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū)新能源累計(jì)裝機(jī)3.2億千瓦，是2008年的38倍，占全網(wǎng)總裝機(jī)21%，成為全網(wǎng)第二大電源?！眹?guó)網(wǎng)國(guó)調(diào)中心原副總工程師裴哲義在9月22日人力資源和社會(huì)保障部主辦、中國(guó)水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)承辦的“風(fēng)光水電力扶貧及生態(tài)修復(fù)高級(jí)研修班（第二期）”上預(yù)測(cè)，2035年新能源裝機(jī)將達(dá)13.8億千瓦。根據(jù)目前新能源實(shí)際運(yùn)行特性，預(yù)計(jì)日最大功率波動(dòng)可達(dá)6億千瓦，是目前華東電網(wǎng)最大負(fù)荷的2倍，對(duì)電網(wǎng)實(shí)時(shí)平衡能力帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。

中國(guó)電科院新能源研究中心總工程師遲永寧也曾公開(kāi)表示，大規(guī)模新能源并網(wǎng)給電網(wǎng)運(yùn)行與控制帶來(lái)一系列新的系統(tǒng)問(wèn)題與挑戰(zhàn)，如系統(tǒng)慣量、頻率調(diào)節(jié)能力降低，系統(tǒng)電壓調(diào)控能力減弱，故障與震蕩特性發(fā)生重大變化。

在裴哲義看來(lái)，高滲透率新能源還改變了電力系統(tǒng)基礎(chǔ)特性，新能源快速發(fā)展帶來(lái)電力系統(tǒng)高度電子化，對(duì)以交流技術(shù)為基礎(chǔ)的電力系統(tǒng)分析理論提出了挑戰(zhàn)。

電力基礎(chǔ)設(shè)施

對(duì)清潔轉(zhuǎn)型支撐不足

據(jù)了解，新能源發(fā)電在時(shí)間維度上具有季節(jié)性、時(shí)段性的波動(dòng)和隨機(jī)特點(diǎn)，在地域上又受限于資源分布不均衡，需要多資源互補(bǔ)、跨地域互補(bǔ)，目前我國(guó)能源電力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還難以實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)、時(shí)空互濟(jì)、協(xié)調(diào)運(yùn)行要求。而且，我國(guó)可再生資源與負(fù)荷逆向分布，其中，風(fēng)能、太陽(yáng)能資源集中在“三北”地區(qū)，水能資源集中在西南地區(qū)，用電負(fù)荷集中在華北、華東、華中、華南地區(qū)，占全國(guó)用電量80%以上。這決定了西部北部大量清潔能源需要輸送到東中部消納，對(duì)電網(wǎng)輸送能力提出了更高要求。

“目前電力基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)清潔轉(zhuǎn)型的支撐能力還有待進(jìn)一步提升，新能源高滲透率電力系統(tǒng)控制技術(shù)亟待提高?！迸嵴芰x表示，由于新能源發(fā)電的波動(dòng)性和隨機(jī)性，特別是分布式發(fā)電的“弱調(diào)度”特點(diǎn)，高滲透率電力系統(tǒng)運(yùn)行控制難度加大，需要研究多資源、多目標(biāo)、多約束的協(xié)調(diào)控制技術(shù)。

在調(diào)節(jié)能力方面的挑戰(zhàn)是，新能源大量替代常規(guī)火電，導(dǎo)致電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)能力嚴(yán)重不足，電壓支撐“空心化”嚴(yán)重，存在頻率、電壓崩潰風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，風(fēng)電的“弱轉(zhuǎn)動(dòng)慣量”和光伏的“零轉(zhuǎn)動(dòng)慣量”導(dǎo)致電力系統(tǒng)等值轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大幅降低，電力系統(tǒng)作為旋轉(zhuǎn)慣量系統(tǒng)，由于抗擾動(dòng)能力下降，易發(fā)生穩(wěn)定破壞。

此外，現(xiàn)有國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)常規(guī)火電、水電機(jī)組一次調(diào)頻調(diào)壓性能都有明確規(guī)定，但對(duì)新能源機(jī)組一次調(diào)頻調(diào)壓性能未做要求，因此，風(fēng)電、光伏電站并不參與系統(tǒng)調(diào)頻調(diào)壓。

緊抓可再生能源

跨流域跨區(qū)域互補(bǔ)特性

可再生能源在時(shí)間維度上具有明顯的季節(jié)性和時(shí)段性，并具有區(qū)域內(nèi)水風(fēng)光互補(bǔ)、跨流域水電互補(bǔ)、跨區(qū)域風(fēng)光互補(bǔ)特性，因此，通過(guò)廣泛互聯(lián)的新一代電力系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)發(fā)供用多能互補(bǔ)、時(shí)空互濟(jì)、友好包容。裴哲義認(rèn)為：“通過(guò)資源模擬分析，西北地區(qū)相同容量的風(fēng)電、光伏互補(bǔ)后，日發(fā)電出力最大波動(dòng)范圍減少10-15%?！?/span>

解決高比例可再生能源消納問(wèn)題，除多能互補(bǔ)外，提升新能源涉網(wǎng)技術(shù)水平是保障電網(wǎng)安全運(yùn)行的必要條件。為此，國(guó)網(wǎng)近年來(lái)持續(xù)提升新能源調(diào)度技術(shù)水平，研發(fā)建立風(fēng)電機(jī)組、風(fēng)電場(chǎng)、光伏發(fā)電單元、光伏電站的詳細(xì)仿真模型，構(gòu)建新能源發(fā)電并網(wǎng)接入電力系統(tǒng)的仿真分析平臺(tái)；研發(fā)風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)資源和運(yùn)行信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；開(kāi)發(fā)風(fēng)電場(chǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)、有功和無(wú)功控制系統(tǒng)、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；研發(fā)適用于平原、丘陵、山地等地形及高原山地、溫帶海洋性/大陸性、亞熱帶季風(fēng)等多種氣候類(lèi)型的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)。

據(jù)悉，國(guó)網(wǎng)在“三北”各?。▍^(qū)）已安裝30套新能源AGC（自動(dòng)發(fā)電控制）、AVC（電網(wǎng)自動(dòng)電壓無(wú)功控制）系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)新能源通道能力充分利用、發(fā)電空間規(guī)范分配、無(wú)功電壓穩(wěn)定控制?！皣?guó)網(wǎng)還組織開(kāi)發(fā)了新能源測(cè)算工具。”裴哲義介紹，按季度滾動(dòng)開(kāi)展經(jīng)營(yíng)區(qū)新能源消納測(cè)算，確定新能源利用率總體目標(biāo)、新增裝機(jī)布局等，并向國(guó)家能源局報(bào)告相關(guān)情況，得到認(rèn)可。目前國(guó)網(wǎng)正在完善并試點(diǎn)部署水電消納能力計(jì)算評(píng)估工具，開(kāi)展水電消納能力和棄水專(zhuān)題分析。

原標(biāo)題:國(guó)網(wǎng)傾力破解高比例新能源消納難題（清潔發(fā)展）