“隨著我國新能源的快速發(fā)展，其對電網(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)度控制中心教授級高級工程師裴哲義呼吁。
時隔十年，大基地再次成為中國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的焦點。在開發(fā)建設(shè)過程中，當千萬千瓦級基地風電大規(guī)模并入電網(wǎng)，并網(wǎng)點的電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定對電網(wǎng)安全至關(guān)重要。如何安全穩(wěn)定的接入電網(wǎng)，對開發(fā)企業(yè)、整機商和電網(wǎng)將是一個巨大的考驗。
裴哲義與中國電科院電力系統(tǒng)所發(fā)電控制與電網(wǎng)工程實驗室主任李文鋒，清華大學電機系教授、博導謝小榮，華能集團新能源事業(yè)部技術(shù)管理處處長李國慶，金風科技電網(wǎng)技術(shù)總工程師喬元等多位電力并網(wǎng)專家同臺論道，共同探討大基地時代如何決戰(zhàn)風電并網(wǎng)。
國家電網(wǎng)調(diào)度控制中心教授級高級工程師裴哲義：切實重視特高壓輸電條件下風電并網(wǎng)的有關(guān)技術(shù)問題
中國能源生產(chǎn)和消費呈逆向分布，大規(guī)模風電基地等一次能源集中在西部，而用電負荷集中在中東部，客觀上需要長距離大功率遠送才能把西部豐富的綠色風電送到中東部的負荷中心，特高壓直流輸電作為一種有效手段應運而生，在全國范圍內(nèi)實現(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。
風電涉網(wǎng)可能引發(fā)一些問題。例如，新能源機組電網(wǎng)適應性不足，不具備高電壓穿越能力，因而存在大規(guī)模脫網(wǎng)的風險；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)備交互作用復雜，振蕩問題凸顯；風電頻率耐受及調(diào)節(jié)能力不足。這些都將成為未來大規(guī)模風電基地并入電網(wǎng)時的潛在風險點。
2020年將發(fā)布新版《風電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》。根據(jù)新修訂的標準（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；新能源的頻率適應性范圍為48-51.5Hz；新能源可以通過控制去實現(xiàn)慣量響應和一次調(diào)頻特性；根據(jù)實際電網(wǎng)需要開展風電場并網(wǎng)次/超同步振蕩分析及防控措施專題研究。
為了維護電網(wǎng)安全穩(wěn)定，建議做好以下幾項主要工作：一是要落實《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》相關(guān)要求，不符合強制性標準要求的，依法承擔民事或刑事責任；二是加快《風電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定（GB/T 19963-2011）》等國家和行業(yè)標準的修訂工作，指導和促進行業(yè)健康發(fā)展；三是加快完成存量風電涉網(wǎng)性能整改工作；四是配套開展無功補償裝置改造；五是不斷提高裝備制造水平。
未來我們面對的一個很大挑戰(zhàn)就是調(diào)節(jié)能力。風電和光伏都是波動性能源，它需要調(diào)節(jié)電源，其中儲能是一個很好的選擇。具體到一個電網(wǎng)需要配多少儲能，怎么配儲能，這與當?shù)氐碾娋W(wǎng)情況和配儲能的功能有關(guān)，需要進行論證。但未來新能源場站配置儲能，應該是一個方向。
中國電科院電力系統(tǒng)所發(fā)電控制與電網(wǎng)工程實驗室主任李文鋒：大基地風電并網(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。隨著新能源裝機占比不斷提高，以同步機為主導的網(wǎng)源協(xié)調(diào)特性逐漸向電力電子化特性方向演變。
同時，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)強直弱交矛盾突出，擾動能量沖擊增大，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，在特性認知、穩(wěn)定控制、安全防御等方面，需要在標準上提出新要求，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)電機組的電壓和頻率耐受能力一致；含新能源場站應具備一次調(diào)頻、快速調(diào)壓、調(diào)峰能力，且應滿足相關(guān)標準要求；電力系統(tǒng)應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)，新能源場站應提供必要慣量與短路容量支撐；接入35kV以上電壓等級的分布式電源應具備一次調(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)電機組的電壓和頻率耐受能力一致。
此外，應研究、實測和建立電力系統(tǒng)計算中的各種元件、裝置及負荷的詳細模型和參數(shù)。計算分析中應使用合理的模型和參數(shù)，以保證滿足所要求的精度。計算數(shù)據(jù)中已投運部分的數(shù)據(jù)應采用詳細模型和實測參數(shù)，未投運部分的數(shù)據(jù)采用詳細模型和典型參數(shù)。
雙饋機組和直驅(qū)機組在大基地的電壓穩(wěn)定上都能通過自身特點和系統(tǒng)配合，實現(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，風電可以參與調(diào)頻，我國前五大風電機組廠家都具有慣量和一次調(diào)頻技術(shù)能力。
清華大學電機系教授、博導謝小榮：避免次同步振蕩要重視前期風險評估
次同步振蕩主要有三大危害。電磁振蕩會造成風電機組撬棒電路損壞，危及風電場中電氣設(shè)備的正常運行；電磁振蕩會造成機組過電壓/電流，引起保護裝置動作，導致風電機組脫網(wǎng)事故的發(fā)生；諧波和間諧波會影響電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量，可能造成風電場不能順利并網(wǎng)，從而造成一定的經(jīng)濟損失。
為避免次同步振蕩，建議在電源規(guī)劃和建設(shè)方面，要重視機組選型與控制參數(shù)設(shè)計、風電次同步振蕩風險評估；要布置必要控保裝備；在大基地投產(chǎn)運行后，要有廣域監(jiān)測、預警與保護（緊急控制）系統(tǒng)。
從電網(wǎng)側(cè)看，直驅(qū)風機以變流器特性為主；雙饋風機則約70%是一個異步機，還有約30%是電力電子變流器。
雙饋風機對電網(wǎng)的作用有兩個，第一是感應發(fā)電機效應，這個對次同步振蕩有一點影響。嚴重時，一個串補輸電系統(tǒng)，雙饋風機的感應發(fā)電機效益與控制的相互作用，可能會使得風險增加。
對于特高壓交流串補場景，雙饋電機的負電阻特性會產(chǎn)生次同步振蕩風險。但是對弱電網(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)改進上采取措施。
所以對風電設(shè)備電網(wǎng)接入場景要綜合分析，這其中控制產(chǎn)生的感應發(fā)電機效應占主導地位，還是由變流器的控制占主導地位？沒有一個標準答案，要根據(jù)具體的系統(tǒng)分析來看。
華能集團新能源事業(yè)部技術(shù)管理處處長李國慶：開發(fā)商需要系統(tǒng)處理平價上網(wǎng)與新導則的雙重要求
從開發(fā)商角度來看，新導則頒布將會進一步提升新能源發(fā)電設(shè)備的電網(wǎng)適應性，有利于行業(yè)健康發(fā)展。平價上網(wǎng)政策環(huán)境下，需要在項目的各個環(huán)節(jié)都能夠節(jié)約成本降低造價，要做到從前期資源測試、微觀選址、設(shè)備選型、工程建設(shè)和生產(chǎn)運維全生命流程的科學管控。
對于占主要成本的主機價格，需要從設(shè)計、制造、運輸、施工等環(huán)節(jié)跟開發(fā)商一起讓主機既符合并網(wǎng)導則的技術(shù)要求，又要讓造價符合平價上網(wǎng)的經(jīng)濟要求。各開發(fā)商的招標文件中提出導則技術(shù)要求，主機廠商要快速推進符合并網(wǎng)導則的各種認證試驗工作，才能進入招標范圍。提到儲能，建設(shè)電網(wǎng)友好型新能源項目，這是行業(yè)發(fā)展的需要。目前配合新能源電源建設(shè)的儲能技術(shù)標準還不完善，接入技術(shù)標準、容量比例、新能源加儲能建設(shè)模式的項目經(jīng)濟型平價等還需要技術(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。
金風科技電網(wǎng)技術(shù)總工程師喬元：風機設(shè)計要有裕量和一定的升級空間
平價上網(wǎng)時代大家越來越重視成本。但是這個賬如果細算下來，為了維持20年全生命周期的安全穩(wěn)定運行，風機不能只滿足眼下標準要求來設(shè)計，應該預留一定空間來應對未來可能的升級需求。
我認為光伏和風電在新能源比例較高的電力系統(tǒng)環(huán)境應該參與系統(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)頻對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定更有意義。
一次調(diào)頻在系統(tǒng)中應用，應該區(qū)別對待新能源和傳統(tǒng)電源的特點，發(fā)揮各種的優(yōu)勢，就像排兵布陣一樣。以新能源一次調(diào)頻為例，它的特點是響應速度快，可以第一時間響應系統(tǒng)的頻率變化，彌補傳統(tǒng)電源在一次調(diào)頻方面的響應速度，但是要注意到新能源本身源端不受控的問題。所以要揚長避短做到與傳統(tǒng)電源的優(yōu)勢互補，實現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的頻率最優(yōu)調(diào)節(jié)。
