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可再生能源大规模并网,电力系统安全如何保障

作者:刘斌 来源:南方能源观察 发布时间:2019-10-21 浏览:
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中国储能网讯:9月16日,国家能源局综合司发布《电力系统安全稳定导则》征求意见稿并公开征求意见。《电力系统安全稳定导则》于1981年首次颁布,2001年第一次修订,作为一项强制性的行业标准,导则对于电网安全运行起到了至关重要的作用。

编制说明指出,随着特高压电网的发展和新能源大规模持续并网,特高压交直流混联电网逐步形成,系统容量持续扩大,新能源装机不断增加,电网格局与电源结构发生重大改变,电网特性也发生深刻变化,给电力系统安全稳定运行带来了全新挑战。

对于电力系统而言,安全是其最大的约束,未来更大的挑战或许在于如何找到安全与经济之间的平衡点。

第二大电源

今年8月,华东能监局针对区域内分布式光伏开展了专项核查整改工作。

华东能监局公布的信息显示,国网华东分部此前曾对区域内新能源频率电压涉网保护配置进行专项调研,调研发现华东区域内1200万千瓦分布式光伏项目执行的涉网频率技术标准偏低,在华东电网发生因大容量直流闭锁造成的主网频率大幅度波动情况下,有可能引发分布式光伏大规模脱网,进一步加剧电网运行风险。

目前华东电力安委会已经制定了相关标准,要求相关主体在明年年中前完成通过35千伏及以下电压等级接入电网的分布式光伏项目的核查整改工作。

华东电网是分布式光伏装机最集中的地区,截至今年上半年,华东电网光伏装机容量已经达到4052万千瓦,其中分布式光伏装机容量为2102万千瓦,占比51.9%。

有业内人士表示,分布式光伏耐频性能很低,当电网频率跌落时,分布式光伏会首先脱网,而且分布式光伏是无序的跳闸停机,很难准确预测其反应程度,这会进一步增加功率缺额。

光伏业内人士分析认为,由于去年的光伏“抢装潮”,一线品牌的供货普遍紧张,一些项目为了追求收益率不得不降低标准,抢装难以避免地会出现质量问题。

根据《国家电网报》报道,在国网华东分部2019年迎峰度夏安全生产工作会议上,国网华东分部表示,华东电网网内新能源装机规模快速增长,消纳压力和调峰难度增大;区外直流和新能源进一步置换常规电源,频率稳定风险加大。

风电和光伏已经成为全国第二大发电电源。中电联公布的2019年1—8月份电力工业运行简况显示,截至8月底,全国6000千瓦及以上电厂装机容量18.5亿千瓦,其中风电、光伏的装机容量为3.4亿千瓦,占比18.38%,仅次于煤电装机占比。

但相比于煤电、气电,风电和光伏发电的能量密度偏低。今年上半年,风电和光伏发电装机容量占全国电力装机的比重为17.9%,但发电量占比只有9.5%。这意味着未来新能源装机需要保持高速增长,才能满足全社会对清洁电量的需求,实现2020年、2030年非化石能源占一次能源消费比重15%、20%的目标。

上述业内人士认为,未来新能源的定位将是主力能源而非替代能源,所以应该对新能源提出更高的要求,承担与之地位相匹配的责任和义务,保障电力系统安全稳定地运行。

合理分摊系统安全成本

根据导则,电力系统的稳定性指的是受到事故扰动后保持稳定运行的能力,分为电压稳定、频率稳定和功角稳定。

由于电力系统是发输配用瞬时性完成的,需要保持源端与荷端的一致性。上述业内人士认为新能源应该提高有功和无功预测的准确率,这样才能通过大电网的调配、交易去平抑新能源发电的波动性和不确定性。

对于大规模接受外来电的受端省份,调峰压力与日俱增。

虽然国内也在通过挖掘火电调峰深度、提高灵活调节电源比例来解决调峰问题,“但只有预测准才能组织煤电去调峰,否则只能配大量的储能和抽蓄电站,随时跟着走。”

此外,风电机组、光伏逆变器等设备本身也需要提高耐压耐频的能力,在电网电压发生偏差时,设备能够不脱离电网继续维持运行,甚至提供无功帮助电力系统恢复至正常电压。

据业内人士介绍,如果大规模并网的风电光伏不能承受高压高频,可能会出现闭锁停运,送端一旦出现几百万千瓦的缺额,送端频率就会崩溃,所以风电光伏都需要鲁棒性和适应性,具备故障穿越的能力。

高比例可再生能源系统运行也是学术界研究的重点问题,肖云鹏、王锡凡等人在《面向高比例可再生能源的电力市场研究综述》中指出,可再生能源出力具有较强的不确定性,电力系统中可再生能源比例的提高,不仅需要可灵活调节的发电机组的配合,更需要电网及需求侧的主动参与,实现供需两侧能量、信息、交易的互动,而供需互动的充分性和合理性是决定能源互联网运行效率的关键。

由于风电、光伏等新能源的波动性和不确定性增加了电力系统的平衡成本,如何公平合理地分摊这部分成本,是保障高比例可再生能源系统安全稳定运行需要考虑的政策层面问题。

关键字:可再生能源 新能源

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