讓新能源分布式調(diào)相機群為大電網(wǎng)保駕護航

■中能傳媒記者 王睿佳/ 編輯 余璇

1 月23 日，青海海南新能源基地最后3 臺50兆乏新能源分布式調(diào)相機完成168 小時試運行后正式轉(zhuǎn)入商業(yè)運行，標(biāo)志著世界最大規(guī)模新能源分布式調(diào)相機群在青海全面建成投運，對未來國內(nèi)其他大型清潔能源基地的建設(shè)、運行及外送消納提供了成功示范。

電網(wǎng)“穩(wěn)壓器”保障清潔能源輸送安全

當(dāng)前，特高壓直流工程送端大規(guī)模新能源并網(wǎng)，送端換流站電壓支撐薄弱的情況對電網(wǎng)穩(wěn)定性造成了一定的影響。尤其是直流工程送端暫態(tài)過電壓問題突出，嚴(yán)重制約了一些地區(qū)的新能源發(fā)電和直流輸電能力。青海地區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)相對薄弱，加上匯集大量風(fēng)電、光伏等易受環(huán)境天氣影響的新能源電力，導(dǎo)致全球首條全清潔能源特高壓直流工程——青豫直流送端近區(qū)無功電源不足，電壓穩(wěn)定問題嚴(yán)重制約著電網(wǎng)輸送能力的提升，直接影響了青豫直流及青海電網(wǎng)的供電穩(wěn)定性。

“新國標(biāo)《GB38755-2019 電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》第3、5、6 條中指出，電力系統(tǒng)應(yīng)具備基本的慣量和短路容量支撐能力，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)提供必要慣量和短路容量支撐。常規(guī)新能源場站無功補償通常采用配置SVC/SVG 裝置的方式進行無功補償。考慮SVC/SVG的無功出力特性均依賴于場站計算機控制系統(tǒng)，在直流輸電系統(tǒng)換相失敗、交流系統(tǒng)短路等故障導(dǎo)致系統(tǒng)電壓先低后高時，極易出現(xiàn)無功反調(diào)，進而助增過電壓。”建設(shè)青海海南新能源分布式調(diào)相機群的國家電投黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司（以下簡稱“國家電投黃河公司”）工程技術(shù)部主管薛寧介紹，“從過電壓原因來看，新能源有功回退和無功反調(diào)是助增過電壓的重要因素，從送端電網(wǎng)過電壓分布情況來看，新能源側(cè)是過電壓的高點。因此，有必要在新能源側(cè)（電源端）配置分布式調(diào)相機抑制新能源側(cè)的過電壓。”

作為良好的電網(wǎng)“穩(wěn)壓器”，新能源分布式調(diào)相機具有集成度高、系統(tǒng)簡單、建設(shè)周期短、調(diào)節(jié)性能好等優(yōu)點，但同時也需要具備更優(yōu)的暫態(tài)、次暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。為提升青豫直流送端換流站近區(qū)電壓支撐能力，避免新能源暫態(tài)過電壓引發(fā)大規(guī)模的連鎖脫網(wǎng)，保障直流通道具備400 萬千瓦輸電能力，在青南換流站近區(qū)新能源場站布置分布式調(diào)相機，是行之有效的抑制新能源暫態(tài)過電壓措施。

此次青海建成投運的21 臺50 兆乏新能源分布式調(diào)相機群是世界首個也是目前規(guī)模最大的新能源分布式調(diào)相機群。其中，21 臺調(diào)相機全部由我國自主研發(fā)生產(chǎn)，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，具備動態(tài)性能好、過載能力強等優(yōu)點，動態(tài)電壓支撐能力較傳統(tǒng)電機提升2 倍，溫升降低50%，過載能力大幅提升4.5 倍，可在4000 米高海拔地區(qū)運行，設(shè)備性能優(yōu)越，運行穩(wěn)定可靠。

據(jù)哈電集團哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司副總經(jīng)理李春廷介紹：“盡管大型調(diào)相機技術(shù)已相對成熟，但要研發(fā)用于保障電能質(zhì)量的分布式調(diào)相機，難度相當(dāng)于將過去聽音樂常用的大型收錄機研制成全世界首臺小型‘隨身聽’。”

中國電力科學(xué)研究院高級專家李志強也表示：“分布式調(diào)相機的成功研制，意味著今后直流特高壓工程即使100%輸送新能源也不會存在任何安全技術(shù)障礙。”

青豫直流外送通道新能源分布式調(diào)相機群的投運，將有效解決跨區(qū)直流輸電和新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)帶來的無功電壓穩(wěn)定問題，進一步提升青海電網(wǎng)的安全保障能力和資源優(yōu)化配置能力，對于青海省更大規(guī)模和更大范圍輸送清潔能源具有重大意義。

助力“雙碳”目標(biāo)應(yīng)用前景廣闊

此前國內(nèi)外尚無調(diào)相機在新能源場站應(yīng)用的先例。此次青海海南調(diào)相機與新能源發(fā)電場的首度“聯(lián)姻”，成為我國在電源側(cè)大規(guī)模分布式調(diào)相機技術(shù)創(chuàng)新方面的有益探索。

隨著我國風(fēng)電和光伏發(fā)電等新能源的持續(xù)快速發(fā)展，以及特高壓直流輸電電網(wǎng)的大規(guī)模建設(shè)，特高壓直流送、受端電網(wǎng)穩(wěn)定性需進一步提高。“在電源側(cè)大規(guī)模安裝分布式調(diào)相機的探索實踐，將有效解決跨區(qū)直流輸電和新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)帶來的電壓穩(wěn)定問題，對于加快推動能源轉(zhuǎn)型發(fā)展具有重大意義。”薛寧如是說。

截至2 月15 日，位于青海省海南州共和縣新能源基地內(nèi)的新能源分布式調(diào)相機群累計增發(fā)新能源電量7.85 億千瓦時，并且全部輸送至華中地區(qū)，相當(dāng)于替代原煤35.66 萬噸，減排二氧化碳64.21 萬噸。該項目為我國新能源分布式調(diào)相機的推廣應(yīng)用提供了寶貴的典范價值和實踐經(jīng)驗。

從該項目實施效果來看，發(fā)展新能源分布式調(diào)相機是今后積極應(yīng)對大量新能源場站集中并網(wǎng)、屋頂分布式光伏發(fā)電全面推進等挑戰(zhàn)的有力措施，可為供需精準(zhǔn)對接提供平臺支撐，優(yōu)化新能源并網(wǎng)時序，促進新能源集約化開發(fā)、遠(yuǎn)距離外送，不斷提升網(wǎng)荷互動能力和電力需求側(cè)響應(yīng)能力，為提高電能在終端能源消費中的比重發(fā)揮重要作用。

因此，國家電投黃河公司相關(guān)負(fù)責(zé)人認(rèn)為，應(yīng)積極推廣“新能源+調(diào)相機”發(fā)展模式，充分發(fā)揮區(qū)位優(yōu)勢、新能源發(fā)展優(yōu)勢和先進科技優(yōu)勢，提升新能源發(fā)電機組的出力可控性和支撐能力，為建設(shè)適應(yīng)能源低碳轉(zhuǎn)型的新能源調(diào)度體系與適應(yīng)分布式電源發(fā)展的新型配電調(diào)度體系提供重要途徑。■