“隨著我國新能源的快速發(fā)展，其對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定的影響日益突出，必須引起我們高度重視。”國家電網(wǎng)調(diào)度控制中心教授級(jí)高級(jí)工程師裴哲義呼吁。
        時(shí)隔十年，大基地再次成為中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的焦點(diǎn)。在開發(fā)建設(shè)過程中，當(dāng)千萬千瓦級(jí)基地風(fēng)電大規(guī)模并入電網(wǎng)，并網(wǎng)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定對(duì)電網(wǎng)安全至關(guān)重要。如何安全穩(wěn)定的接入電網(wǎng)，對(duì)開發(fā)企業(yè)、整機(jī)商和電網(wǎng)將是一個(gè)巨大的考驗(yàn)。
        裴哲義與中國電科院電力系統(tǒng)所發(fā)電控制與電網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)室主任李文鋒，清華大學(xué)電機(jī)系教授、博導(dǎo)謝小榮，華能集團(tuán)新能源事業(yè)部技術(shù)管理處處長李國慶，金風(fēng)科技電網(wǎng)技術(shù)總工程師喬元等多位電力并網(wǎng)專家同臺(tái)論道，共同探討大基地時(shí)代如何決戰(zhàn)風(fēng)電并網(wǎng)。      
        國家電網(wǎng)調(diào)度控制中心教授級(jí)高級(jí)工程師裴哲義：切實(shí)重視特高壓輸電條件下風(fēng)電并網(wǎng)的有關(guān)技術(shù)問題
        中國能源生產(chǎn)和消費(fèi)呈逆向分布，大規(guī)模風(fēng)電基地等一次能源集中在西部，而用電負(fù)荷集中在中東部，客觀上需要長距離大功率遠(yuǎn)送才能把西部豐富的綠色風(fēng)電送到中東部的負(fù)荷中心，特高壓直流輸電作為一種有效手段應(yīng)運(yùn)而生，在全國范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了能源資源的優(yōu)化配置。但特高壓直流輸電自有的技術(shù)特性也給新能源并網(wǎng)提出了新的要求。
        風(fēng)電涉網(wǎng)可能引發(fā)一些問題。例如，新能源機(jī)組電網(wǎng)適應(yīng)性不足，不具備高電壓穿越能力，因而存在大規(guī)模脫網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)；新能源高占比下系統(tǒng)頻率和電壓調(diào)節(jié)能力持續(xù)下降；多電力電子設(shè)備交互作用復(fù)雜，振蕩問題凸顯；風(fēng)電頻率耐受及調(diào)節(jié)能力不足。這些都將成為未來大規(guī)模風(fēng)電基地并入電網(wǎng)時(shí)的潛在風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。
        2020年將發(fā)布新版《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》。根據(jù)新修訂的標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿），新能源的故障穿越包括低電壓穿越和高電壓穿越，其中低電壓要求為0.2pu，高電壓要求為1.3pu；新能源的頻率適應(yīng)性范圍為48-51.5Hz；新能源可以通過控制去實(shí)現(xiàn)慣量響應(yīng)和一次調(diào)頻特性；根據(jù)實(shí)際電網(wǎng)需要開展風(fēng)電場并網(wǎng)次/超同步振蕩分析及防控措施專題研究。
        為了維護(hù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定，建議做好以下幾項(xiàng)主要工作：一是要落實(shí)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》相關(guān)要求，不符合強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)要求的，依法承擔(dān)民事或刑事責(zé)任；二是加快《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定（GB/T 19963-2011）》等國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作，指導(dǎo)和促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展；三是加快完成存量風(fēng)電涉網(wǎng)性能整改工作；四是配套開展無功補(bǔ)償裝置改造；五是不斷提高裝備制造水平。
        未來我們面對(duì)的一個(gè)很大挑戰(zhàn)就是調(diào)節(jié)能力。風(fēng)電和光伏都是波動(dòng)性能源，它需要調(diào)節(jié)電源，其中儲(chǔ)能是一個(gè)很好的選擇。具體到一個(gè)電網(wǎng)需要配多少儲(chǔ)能，怎么配儲(chǔ)能，這與當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)情況和配儲(chǔ)能的功能有關(guān)，需要進(jìn)行論證。但未來新能源場站配置儲(chǔ)能，應(yīng)該是一個(gè)方向。
        中國電科院電力系統(tǒng)所發(fā)電控制與電網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)室主任李文鋒：大基地風(fēng)電并網(wǎng)必須關(guān)注慣量、電壓、頻率和阻尼控制，才能滿足電網(wǎng)電壓穩(wěn)定要求
        新能源發(fā)電正加速由輔助電源向主力電源轉(zhuǎn)變。隨著新能源裝機(jī)占比不斷提高，以同步機(jī)為主導(dǎo)的網(wǎng)源協(xié)調(diào)特性逐漸向電力電子化特性方向演變。
        同時(shí)，伴隨特高壓交直流快速發(fā)展，特別是特高壓直流輸電規(guī)模的階躍式提升，系統(tǒng)強(qiáng)直弱交矛盾突出，擾動(dòng)能量沖擊增大，影響范圍廣，呈現(xiàn)全網(wǎng)一體化特征。
        隨著電源和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化，電力系統(tǒng)的慣量、電壓、頻率、阻尼控制等基本特性發(fā)生了深刻的變化，在特性認(rèn)知、穩(wěn)定控制、安全防御等方面，需要在標(biāo)準(zhǔn)上提出新要求，在工程上提出新措施。
        就技術(shù)要求而言，新能源場站的電壓和頻率耐受能力原則上與同步發(fā)電機(jī)組的電壓和頻率耐受能力一致；含新能源場站應(yīng)具備一次調(diào)頻、快速調(diào)壓、調(diào)峰能力，且應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求；電力系統(tǒng)應(yīng)具備基本的慣量和短路容量支持能力，在新能源并網(wǎng)發(fā)電比重較高的地區(qū)，新能源場站應(yīng)提供必要慣量與短路容量支撐；接入35kV以上電壓等級(jí)的分布式電源應(yīng)具備一次調(diào)頻、快速調(diào)壓、調(diào)峰能力，其電壓和頻率耐受能力原則上與同步發(fā)電機(jī)組的電壓和頻率耐受能力一致。
        此外，應(yīng)研究、實(shí)測(cè)和建立電力系統(tǒng)計(jì)算中的各種元件、裝置及負(fù)荷的詳細(xì)模型和參數(shù)。計(jì)算分析中應(yīng)使用合理的模型和參數(shù)，以保證滿足所要求的精度。計(jì)算數(shù)據(jù)中已投運(yùn)部分的數(shù)據(jù)應(yīng)采用詳細(xì)模型和實(shí)測(cè)參數(shù)，未投運(yùn)部分的數(shù)據(jù)采用詳細(xì)模型和典型參數(shù)。
        雙饋機(jī)組和直驅(qū)機(jī)組在大基地的電壓穩(wěn)定上都能通過自身特點(diǎn)和系統(tǒng)配合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能最優(yōu)，滿足大基地條件下的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定要求。
        隨著未來電網(wǎng)發(fā)展，常規(guī)電源的慣量基本保持在一定水平，只能從新增的新能源來增加。因此，風(fēng)電可以參與調(diào)頻，我國前五大風(fēng)電機(jī)組廠家都具有慣量和一次調(diào)頻技術(shù)能力。
        清華大學(xué)電機(jī)系教授、博導(dǎo)謝小榮：避免次同步振蕩要重視前期風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
        次同步振蕩主要有三大危害。電磁振蕩會(huì)造成風(fēng)電機(jī)組撬棒電路損壞，危及風(fēng)電場中電氣設(shè)備的正常運(yùn)行；電磁振蕩會(huì)造成機(jī)組過電壓/電流，引起保護(hù)裝置動(dòng)作，導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)事故的發(fā)生；諧波和間諧波會(huì)影響電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量，可能造成風(fēng)電場不能順利并網(wǎng)，從而造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。
        為避免次同步振蕩，建議在電源規(guī)劃和建設(shè)方面，要重視機(jī)組選型與控制參數(shù)設(shè)計(jì)、風(fēng)電次同步振蕩風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；要布置必要控保裝備；在大基地投產(chǎn)運(yùn)行后，要有廣域監(jiān)測(cè)、預(yù)警與保護(hù)（緊急控制）系統(tǒng)。
        從電網(wǎng)側(cè)看，直驅(qū)風(fēng)機(jī)以變流器特性為主；雙饋風(fēng)機(jī)則約70%是一個(gè)異步機(jī)，還有約30%是電力電子變流器。
        雙饋風(fēng)機(jī)對(duì)電網(wǎng)的作用有兩個(gè)，第一是感應(yīng)發(fā)電機(jī)效應(yīng)，這個(gè)對(duì)次同步振蕩有一點(diǎn)影響。嚴(yán)重時(shí)，一個(gè)串補(bǔ)輸電系統(tǒng)，雙饋風(fēng)機(jī)的感應(yīng)發(fā)電機(jī)效益與控制的相互作用，可能會(huì)使得風(fēng)險(xiǎn)增加。
        對(duì)于特高壓交流串補(bǔ)場景，雙饋電機(jī)的負(fù)電阻特性會(huì)產(chǎn)生次同步振蕩風(fēng)險(xiǎn)。但是對(duì)弱電網(wǎng)來講，直驅(qū)和雙饋，都有電力電子的控制，可能都會(huì)有次同步振蕩的問題，需要相關(guān)方采取足夠關(guān)注，在技術(shù)改進(jìn)上采取措施。
        所以對(duì)風(fēng)電設(shè)備電網(wǎng)接入場景要綜合分析，這其中控制產(chǎn)生的感應(yīng)發(fā)電機(jī)效應(yīng)占主導(dǎo)地位，還是由變流器的控制占主導(dǎo)地位？沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案，要根據(jù)具體的系統(tǒng)分析來看。
        華能集團(tuán)新能源事業(yè)部技術(shù)管理處處長李國慶：開發(fā)商需要系統(tǒng)處理平價(jià)上網(wǎng)與新導(dǎo)則的雙重要求
        從開發(fā)商角度來看，新導(dǎo)則頒布將會(huì)進(jìn)一步提升新能源發(fā)電設(shè)備的電網(wǎng)適應(yīng)性，有利于行業(yè)健康發(fā)展。平價(jià)上網(wǎng)政策環(huán)境下，需要在項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)都能夠節(jié)約成本降低造價(jià)，要做到從前期資源測(cè)試、微觀選址、設(shè)備選型、工程建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)維全生命流程的科學(xué)管控。
        對(duì)于占主要成本的主機(jī)價(jià)格，需要從設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、施工等環(huán)節(jié)跟開發(fā)商一起讓主機(jī)既符合并網(wǎng)導(dǎo)則的技術(shù)要求，又要讓造價(jià)符合平價(jià)上網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)要求。各開發(fā)商的招標(biāo)文件中提出導(dǎo)則技術(shù)要求，主機(jī)廠商要快速推進(jìn)符合并網(wǎng)導(dǎo)則的各種認(rèn)證試驗(yàn)工作，才能進(jìn)入招標(biāo)范圍。提到儲(chǔ)能，建設(shè)電網(wǎng)友好型新能源項(xiàng)目，這是行業(yè)發(fā)展的需要。目前配合新能源電源建設(shè)的儲(chǔ)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還不完善，接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、容量比例、新能源加儲(chǔ)能建設(shè)模式的項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)型平價(jià)等還需要技術(shù)和政策的協(xié)調(diào)配合，需要網(wǎng)源設(shè)備等各方通力合作。
        金風(fēng)科技電網(wǎng)技術(shù)總工程師喬元：風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)要有裕量和一定的升級(jí)空間
        平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代大家越來越重視成本。但是這個(gè)賬如果細(xì)算下來，為了維持20年全生命周期的安全穩(wěn)定運(yùn)行，風(fēng)機(jī)不能只滿足眼下標(biāo)準(zhǔn)要求來設(shè)計(jì)，應(yīng)該預(yù)留一定空間來應(yīng)對(duì)未來可能的升級(jí)需求。
        我認(rèn)為光伏和風(fēng)電在新能源比例較高的電力系統(tǒng)環(huán)境應(yīng)該參與系統(tǒng)的調(diào)頻，例如像大基地這類場景，新能源電源局部占比較高，如果能夠參與系統(tǒng)調(diào)頻對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定更有意義。
        一次調(diào)頻在系統(tǒng)中應(yīng)用，應(yīng)該區(qū)別對(duì)待新能源和傳統(tǒng)電源的特點(diǎn)，發(fā)揮各種的優(yōu)勢(shì)，就像排兵布陣一樣。以新能源一次調(diào)頻為例，它的特點(diǎn)是響應(yīng)速度快，可以第一時(shí)間響應(yīng)系統(tǒng)的頻率變化，彌補(bǔ)傳統(tǒng)電源在一次調(diào)頻方面的響應(yīng)速度，但是要注意到新能源本身源端不受控的問題。所以要揚(yáng)長避短做到與傳統(tǒng)電源的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的頻率最優(yōu)調(diào)節(jié)。