中國電科院張軍軍：網(wǎng)源協(xié)調(diào)新技術(shù)助推新能源實現(xiàn)平價上網(wǎng)

:“希望到2022年，棄風棄光率總體到5%以內(nèi)，這里面除了電網(wǎng)自身的努力，更離不開電源的支持。希望和設(shè)備廠家，變電開發(fā)商，共同做好廣源協(xié)調(diào)，促進光伏的平價上網(wǎng)?！敝袊娍圃?a href="http://msthinker.com/news/" target="_blank">新能源研究所主任張軍軍在“PAT2019年愛光伏一生一世，十年特許權(quán)，陽光平價路——光伏先進技術(shù)研討會”發(fā)表了重要講話。北極星太陽能光伏網(wǎng)、一起光伏APP對大會進行全程直播。上發(fā)表重要講話。北極星太陽能光伏網(wǎng)、一起光伏APP對大會進行全程直播。

直播專題：十年特許權(quán)，陽光平價路——光伏先進技術(shù)研討會

中國電科院新能源研究所主任張軍軍主題分享《網(wǎng)源協(xié)調(diào)新技術(shù)助推新能源實現(xiàn)平價上網(wǎng)》。

張軍軍：感謝主辦方的邀請，今天，我想從新能源的誕生地，也是風電和光伏集中開發(fā)的典型的西北地區(qū)，目前光源發(fā)展的新的態(tài)勢，所運用的新的技術(shù)，這個角度為切入點，跟大家一起分享一下未來網(wǎng)源協(xié)調(diào)的新技術(shù)和起到的作用。

首先，跟大家分享一下西北電網(wǎng)電源發(fā)展情況，應(yīng)該說整個西北電網(wǎng)電源裝機總量，火電占據(jù)50%，剩余的50%是三分天下，也就是水電、風電和光伏，清潔能源和火電各在西北電源類型中平分秋色。西北等新能源大省，新能源裝機容量最大的是新疆，其次是甘肅和寧夏，這三個省應(yīng)該說都是風光并舉的一起發(fā)展，青海以光伏為主，風電相對來說比較少，因為青海海拔比較高，風密度比較低，風資源不是特別好。所以總體上來說，西北新能源裝機總?cè)萘科毡檫_到相當?shù)捏w量，截止到2018年底，西北網(wǎng)的新能源總裝機容量將近9千萬，新能源占比應(yīng)該說是非常高。另外，為了促進新能源的消納，整個西北網(wǎng)內(nèi)的常規(guī)電源目前在運行方式上都已經(jīng)在按照負備用方式安排開機?；痣娮鳛橹饕某Ｒ?guī)電源來支撐新能源發(fā)展，因為火電現(xiàn)在占比50%，總的網(wǎng)調(diào)可以調(diào)的快速可以響應(yīng)的電源資源正在逐步的減少，特別是在光伏，應(yīng)該說整個全網(wǎng)的火電機組都處于深度調(diào)幅運營模式，向下調(diào)頻的能力比較弱。但是恰恰是西北，它是全國最大的送端電，也就是各種資源都集中在西北，但是西北的負荷很小，都是通過特高壓線網(wǎng)在往外送，所以它是一個非常典型的送端電網(wǎng)，我們的煤炭、風資源、光資源，包括相當?shù)乃Y源都在西北地區(qū)。整個這樣一個典型的大的送端電網(wǎng)，電網(wǎng)頻率的特定結(jié)構(gòu)，在快速調(diào)頻資源被大力擠占的情況下，我們就需要新能源作為主力電源，參與到調(diào)頻的工作當中來。

說完了電源的西北發(fā)展態(tài)勢，再看一下西北電網(wǎng)的網(wǎng)價格局，截止到目前，西北網(wǎng)主要是通過天中和靈紹兩個特高壓電流為主進行外送，這兩個特高壓直流外送總?cè)萘砍^3千萬千瓦，如果說這兩個特高壓直流線路發(fā)生大規(guī)模的事故，整個電網(wǎng)有功功率的損耗所造成的頻率擾動，對全網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行都會造成很大的影響。特別是按照電網(wǎng)和電源規(guī)劃，到2020年，西北電網(wǎng)外送總電量就要超過8千萬千瓦，所以這么大的優(yōu)勢和特點決定了我們對于電網(wǎng)頻率安全的關(guān)注度要逐步的加大。我們做了一個方針，隨著占比的不斷增高，在新能源開機為零到新能源開機1200萬，我們看到，如果在新能源全部滿開機的時候，如果說新能源不具備頻率控制，特別是快速頻率控制能力的時候，整個直流網(wǎng)架所帶來的西北電網(wǎng)的頻率的變化，將會非常的突出，最高已經(jīng)可以突破50.3赫茲的頻率上限。

所以，基于這樣一種特點來說，西北電監(jiān)局以及電力系統(tǒng)，光源協(xié)調(diào)系統(tǒng)，電力行業(yè)標準的規(guī)范，我們就開展了關(guān)于網(wǎng)源協(xié)調(diào)，特別是新能源參與電網(wǎng)快速頻率響應(yīng)的相關(guān)技術(shù)的一些研究。在2016年開始，我們啟動了這樣一個網(wǎng)源協(xié)調(diào)機制研究試點，在2016到2017年，在西北電監(jiān)局的同意下，選定十家風電和光電實戰(zhàn)，參與快速頻率響應(yīng)的試點工作，經(jīng)過幾年的努力，把我們快速頻率響應(yīng)的，通過試點項目，得到的一些技術(shù)成果和大家分享一下。

一、新能源參與系統(tǒng)側(cè)的調(diào)頻，針對于風電和光伏不同的工作方式以及機組系統(tǒng)以及電力裝置特性，它的快速頻率響應(yīng)技術(shù)指標進行了分別設(shè)定，主要差別是在一次調(diào)頻死區(qū)設(shè)定。風電一次調(diào)頻死區(qū)是0.1赫茲，光伏是0.06赫茲；調(diào)差率是2%，光伏是3%，但是功率限幅都是一致的，都是10%。

為什么這么去設(shè)計呢？為什么采用風電和光伏差異化快頻反應(yīng)設(shè)計方式，主要是避免電網(wǎng)小擾動的風況下，頻繁動作造成風電機組的磨損，又頻率恢復(fù)又能起到積極的支撐作用。另外我們今天上午也在談，過去的十年，新能源是在根據(jù)電網(wǎng)的要求被動的響應(yīng)，今后網(wǎng)源協(xié)調(diào)發(fā)展技術(shù)方向就是起到主動支撐的作用。通過跟傳統(tǒng)的火電以及水電的調(diào)頻參數(shù)設(shè)置，互為補充，來實現(xiàn)統(tǒng)籌網(wǎng)內(nèi)各類型電源能夠?qū)崿F(xiàn)快速頻率響應(yīng)能力。

快速頻率響應(yīng)的指標，實際上主要分為六個指標，一是調(diào)頻控制它的指標偏差；二是測頻記錄，我們要求測頻精度達到0.003赫茲；三是對采樣周期的要求；四是躲暫態(tài)過程要求；五是有功控制周期，以及響應(yīng)性能指標要求，這里面設(shè)定了三個時間，這三個時間我畫了一張圖（PPT）。

我們做出來的這一個技術(shù)指標要求之后，也形成了相關(guān)的規(guī)范文件和技術(shù)標準，我們這兩年也做了一些試點性的工作，來看通過我們不同的技術(shù)方案努力，去改造這些風電廠和光伏電站，能不能達到或者滿足這些快速頻率響應(yīng)指標的要求。從2016年開始，我們陸陸續(xù)續(xù)做了十個場站的工作，采用不同技術(shù)方案，在這里面我把我們改造試點結(jié)果跟大家匯報一下。

風電，有三種典型的改造方案，一是通過原有的風電廠AGC系統(tǒng)，實現(xiàn)快頻響應(yīng)要求，試點的風電廠是魯能北一風電場、寧夏五里坡風電場，不改變原有裝置的網(wǎng)絡(luò)價格，需要關(guān)注的是調(diào)頻功率指令控制鏈入比較長，層層下發(fā)，快速響應(yīng)時間比較長。重點關(guān)注的是三個時間指標，這個改造方案直接造成最后一個，響應(yīng)時間會比較長。第二種改造方案，通過能量管理平臺進行改造，選了新疆龍源阿拉善口風電場和陜西華能風電場，它的優(yōu)點是改變原有的風電場架構(gòu)，需要關(guān)注的問題是通過這種技術(shù)方式，需要解決與原來的AGC系統(tǒng)的協(xié)調(diào)匹配問題；第二點是需要不同的風機制造廠商平臺存在差異性的問題。最后一種方式，這是非常簡單明了的方式，把以前所有的東西給它淘汰掉，采用專業(yè)的調(diào)頻工作隊方案，在寧夏五里坡的風電場，金風控制器部分，包括寧夏候橋和金風，都采用這個方案，它的響應(yīng)時間快，調(diào)頻效果好，這也容易理解，不存在和原有系統(tǒng)任何的交叉?？傮w上，我們推薦采用第三種方式，這樣一種改造快頻響應(yīng)效果最好。

對于光伏電站來說，改造方案也有三個：前兩種跟風電的控制系統(tǒng)改造類似，一種是通過AGC系統(tǒng)改造，優(yōu)缺點是一樣的；第二種是加裝快速頻率的應(yīng)用響應(yīng)裝置，它的優(yōu)點是可以和現(xiàn)有電站和新建電站做到兼容，改造周期比較短。需要關(guān)注的問題是現(xiàn)有光伏電站通訊單元與逆變器多采用串行通訊方式，響應(yīng)時間長，滿足快速調(diào)頻需要結(jié)合光伏電站實際情況進行通訊網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，并完成與AGC控制策略協(xié)調(diào)。最后一種方式就非常直接，對逆變器改造，這種改造要更多的發(fā)揮我們逆變器的作用，現(xiàn)有光伏逆變器測頻精度、頻率采樣周期大多無法滿足快速頻率響應(yīng)快速性要求，需要根據(jù)光伏逆變器實際情況進行優(yōu)化或加裝專用高精度測頻模塊。相對于來說，我們集中的逆變器改造起來，組串式的在通訊網(wǎng)絡(luò)上的難度更大一些。如果說光伏電調(diào)節(jié)難道比較大的話，在通訊環(huán)節(jié)對于我們曾經(jīng)下發(fā)的一致性就要求比較高，臺數(shù)越多，一次性的難度就更大。做逆變器，在精力上是一種節(jié)省的方案，在技術(shù)上難度會更大。

最后，我簡單的做個總結(jié)，作為光伏和電網(wǎng)在西北協(xié)同發(fā)展的這十年，應(yīng)該說光源協(xié)調(diào)，作為光伏友好型接入的試點，我們應(yīng)該說做了很多的嘗試，這十年來也取得了很多巨大的成果，通過西北九個特高壓建設(shè)，目前西北的新能源，去年已經(jīng)實現(xiàn)了氣風變量和氣風氣光率的雙降。我們也給自己提出了目標，希望到2022年，棄風棄光率總體到5%以內(nèi)，這里面除了電網(wǎng)自身的努力，更離不開電源的支持，所以希望和設(shè)備廠家，變電開發(fā)商，攜起手來，共同做好廣源協(xié)調(diào)，促進光伏的平價上網(wǎng)，謝謝大家。

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