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新能源的大规模并网会给电网带来多少问题?

2017-12-07 08:14:18    来源:中国节能网   评论:0
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      2017年12月6-7日“逆变器数字化技术变革论坛”在北京召开。本次论坛邀请了政府主管部门、行业组织、光伏电站开发商、设备制造企业以及国内外研究咨询机构的领导和专家参会。

      中国电力科学研究院新能源中心陈志磊出席“高峰论坛:智能逆变器与智能电力系统”并作主题演讲。

      

      新能源接入对电网运营安全到底带来什么影响?我们知道无论发电相关产业还是光伏,最后一个环节都是电网。前面很多问题都会在电网的环节集中暴露,我们的关注点更多的要放在接入的环节,因为是最终产生收益和效益的环节,也是最能体现需求的环节。我说标准的点之前,还是先与大家说说到底有什么问题。大家了解清楚问题,才能容易理解为什么这么多要求,为什么会有这么多点提出。

      新能源发展至今有三大问题,并网是否可以安全接入,运行是不是能够得到有效的管控,最后就是消纳。新能源并网对电网安全的影响,主要是在电压、频率和次同步方面。由于传统的同步发电机连成同步电网,自身的基因就带有这方面的问题,所以电网实际研究中关注的就是这几个参数。新能源接入后能够影响到的就是这几个点,其它的可能影响不到。现在无论用变流器,逆变器都是与半导体的发展分不开,有自身的优点也有缺点,增加了电网运行方面的风险,对电力系统的稳定造成一定影响。如果新能源机组的耐受电压能力不够,会出现大范围的脱网。如果直流出现功率闭锁,也会导致频率下降,极易引发脱网。

      说到接入安全,第一个影响是由于新能源设备或新能源发电机组耐受故障穿越能力不足,导致大规模脱网。2009年时,由于国家政策的出台风电大发展。当时对风电机组没有提出要求,导致脱网的主要原因。2011年大规模脱网有八次,脱网风机达到5447台次。光伏走在三年后的,很多弯路光伏看到就不走了。2011年和2012年时光伏启动一大批接入的标准制修订工作,电网适应性和电能质量等要求都进一步优化。光伏到目前为止能够数得上的脱网比较少,大家都不清楚。由于新能源大规模接入对传统同步电网的惯量产生影响,新能源接入以后挤占了常规火电机组的发展空间。

      由于新能源装机再加上直流的发展,使得交流部分占比下降。西北电网过程中,风电和光伏的装机比例很高,2020年会超过50%。电网频率和电压稳定性的影响,现有常规发电,常规的火电和水电都是有一次调频和调压的要求。我们对新能源要下狠手,建议参与调压调频的能力。以东北电网现有的负荷来说,在直流闭锁的情况下损失三百万。如果在西北网没有风电的情况下,可能频率下降由于系统内惯量同步机组补充,频率下降只有0.7赫兹。假设由于网内风电出力达到一千万,这一千万的风电不具备自调频能力。东北网的调频备用减少一千多万,这时再发生直流闭锁的情况下,我的频率下跌会达到1.1赫兹。西北网为例,由于风电和没有风电造成了频率的变化差别非常大,为什么对新能源要提参与电网调频调压的要求。

      新能源机组产生的次同步谐波引发同步振荡,这件事分析了很久,由于把风电切了这个现象没有了。由于风电机组的互相推拉关系,电气距离很近,中间影响非常大,不像常规的火电机组两个机组之间跨几十公里上百公里的距离,它们之间的耦合性不强。

      分布式今年发展特别快,刚才说浙江有十万户用。分布式接入到配网又会带来什么问题?电力平衡与调峰压力不断增加,随着输电工程的建设,东部省份江浙沪一带电网特征特别明显。原来常规的电网变成售配电特性与原来不一样,加上分布式的高发增长,高比例接入,使得与集中式的风电光伏和水电产生叠加效应。分布式调度是往上的,不知道现在处于什么状态,发电量是什么样子的,电压频率是不是在限制之内根本不知道。

      无功平衡电压控制问题。最早分布式里不提这些问题,但现在不提不行。集中式的大电站里重点要求电压,分布式里当时作为负荷,而没有作为电源看。大电网出现问题先自保,不需要做过多的支撑,但现在已经不允许你自保必须得支撑。节假日电网负荷下降明显,造成系统内大量有功过剩。最近几天太阳非常好,风非常大,分布式大发,系统电压进一步过剩,发生功率倒送的情况。

      电能质量水平下降明显。由于接入的太密集,很小的量放大。新能源发展到今天的体量,无论对大电网还是配电,无论是集中式还是分布式,接入电网带来的一些问题。电网职责就是确保安全,确保大家有电用。新能源是大方向,最后一个环节是并到电网上,但大家一定要认识到问题是客观存在的。只有意识到问题,后续才能有针对性的解决问题。

      标准建设。光伏发电领域有相关体系,只涉及到技术通用、规划设计、技术要求、测试评价、调度管理和验收,也包括预测和设计与工程建设。有57项标准,调度管理有12项国标,10项行标。规划设计有3项国家标准和1项行业标准。技术要求有4项,国标1项。测试评价有3项国标,7项行标。基础通用有5项国标和1项行标。验收相关国家标准1项。标准在制定时也是根据出发点和侧重点,大家可能在看标准时会发现有的标准存在互相交流,存在数据有不一致的情况,或者说两个要求不太顺的情况。当时标准制定时出发点不一样,侧重点不一样。能够指导分布式,但不是为分布式而制定。针对分布式光伏19964、29319、33593为主线,形成了一套标准。涉及到的内容包括功率控制、故障穿越、安全保护、电网适应性、调度自动化。功率控制、故障穿越、安全与保护,电网适应性、调度自动化系统,电能质量、功率预测、仿真和模型参数,来支持分布式的发电。虽然前面做了很多工作,也形成相关体系,这只是体系中的小部分,我们还有大的体系。风电到2016年初用十年实现一百倍的增长,光伏用五年实现百倍的增长。标准制定的时间更短,在短的时间内出一套体系性的标准,有效地指导行业。但难免有不足的地方,目前分布式光伏涉及到分布式电源、光伏发电、分布式能源、微电网。我们看标准时会发现标准有交叠,也有界面不清的地方,因为关注点不一样。分布式电源主要从电源的角度出发,考虑问题也是从电源的角度。微电网主要是考虑和大电网的互联互通,现在的交叉领域很多。

      前面说的事,如果储能能够解决都不是事,大电网遇到的任何事都可以拿储能来讲。储能的标准走在前面,里面写的并不全,只是针对储能变流器相关的。储能系统中很多的性能是由储能变流器体现的,国家标准,行业标准和光伏企业标准。

      标准解析。光伏发电并网逆变器技术要求,这是批准待发布的状态。增加一次调频功能要求,要求逆变器参与电网的一次调频。无功,原先对新能源无功是无要求的。随着辅助机制的出台,无功有要求。现在对逆变器来说会提高无功算法。提了低电压穿越后,在标准里把高电压穿越正式拿出来。由于特高压直流建设进度的加快,新能源恰恰是在输电的电源端。

      针对储能变流器也有国标34120,各测试项目有要求,针对并网、离网和并离网有要求。低电压穿越很关键。电网适应性对储能的要求很苛刻,重放电切换,动态瞬变。

      我解决不了标准问题,因为涉及到面很广。今天主要跟大家说问题,让大家理解的问题,也就不难理解为什么提要求。

关键词搜索:新能源 大规模并网
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