可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)，電力系統(tǒng)安全如何保障

9月16日，國家能源局綜合司發(fā)布《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》征求意見稿并公開征求意見?！峨娏ο到y(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》于1981年首次頒布，2001年第一次修訂，作為一項(xiàng)強(qiáng)制性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)則對于電網(wǎng)安全運(yùn)行起到了至關(guān)重要的作用。

編制說明指出，隨著特高壓電網(wǎng)的發(fā)展和新能源大規(guī)模持續(xù)并網(wǎng)，特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)逐步形成，系統(tǒng)容量持續(xù)擴(kuò)大，新能源裝機(jī)不斷增加，電網(wǎng)格局與電源結(jié)構(gòu)發(fā)生重大改變，電網(wǎng)特性也發(fā)生深刻變化，給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了全新挑戰(zhàn)。

對于電力系統(tǒng)而言，安全是其最大的約束，未來更大的挑戰(zhàn)或許在于如何找到安全與經(jīng)濟(jì)之間的平衡點(diǎn)。

第二大電源

今年8月，華東能監(jiān)局針對區(qū)域內(nèi)分布式光伏開展了專項(xiàng)核查整改工作。

華東能監(jiān)局公布的信息顯示，國網(wǎng)華東分部此前曾對區(qū)域內(nèi)新能源頻率電壓涉網(wǎng)保護(hù)配置進(jìn)行專項(xiàng)調(diào)研，調(diào)研發(fā)現(xiàn)華東區(qū)域內(nèi)1200萬千瓦分布式光伏項(xiàng)目執(zhí)行的涉網(wǎng)頻率技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏低，在華東電網(wǎng)發(fā)生因大容量直流閉鎖造成的主網(wǎng)頻率大幅度波動(dòng)情況下，有可能引發(fā)分布式光伏大規(guī)模脫網(wǎng)，進(jìn)一步加劇電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

目前華東電力安委會(huì)已經(jīng)制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，要求相關(guān)主體在明年年中前完成通過35千伏及以下電壓等級(jí)接入電網(wǎng)的分布式光伏項(xiàng)目的核查整改工作。

華東電網(wǎng)是分布式光伏裝機(jī)最集中的地區(qū)，截至今年上半年，華東電網(wǎng)光伏裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到4052萬千瓦，其中分布式光伏裝機(jī)容量為2102萬千瓦，占比51.9%。

有業(yè)內(nèi)人士表示，分布式光伏耐頻性能很低，當(dāng)電網(wǎng)頻率跌落時(shí)，分布式光伏會(huì)首先脫網(wǎng)，而且分布式光伏是無序的跳閘停機(jī)，很難準(zhǔn)確預(yù)測其反應(yīng)程度，這會(huì)進(jìn)一步增加功率缺額。

光伏業(yè)內(nèi)人士分析認(rèn)為，由于去年的光伏“搶裝潮”，一線品牌的供貨普遍緊張，一些項(xiàng)目為了追求收益率不得不降低標(biāo)準(zhǔn)，搶裝難以避免地會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問題。

根據(jù)《國家電網(wǎng)報(bào)》報(bào)道，在國網(wǎng)華東分部2019年迎峰度夏安全生產(chǎn)工作會(huì)議上，國網(wǎng)華東分部表示，華東電網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)新能源裝機(jī)規(guī)?？焖僭鲩L，消納壓力和調(diào)峰難度增大;區(qū)外直流和新能源進(jìn)一步置換常規(guī)電源，頻率穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)加大。

風(fēng)電和光伏已經(jīng)成為全國第二大發(fā)電電源。中電聯(lián)公布的2019年1—8月份電力工業(yè)運(yùn)行簡況顯示，截至8月底，全國6000千瓦及以上電廠裝機(jī)容量18.5億千瓦，其中風(fēng)電、光伏的裝機(jī)容量為3.4億千瓦，占比18.38%，僅次于煤電裝機(jī)占比。

但相比于煤電、氣電，風(fēng)電和光伏發(fā)電的能量密度偏低。今年上半年，風(fēng)電和光伏發(fā)電裝機(jī)容量占全國電力裝機(jī)的比重為17.9%，但發(fā)電量占比只有9.5%。這意味著未來新能源裝機(jī)需要保持高速增長，才能滿足全社會(huì)對清潔電量的需求，實(shí)現(xiàn)2020年、2030年非化石能源占一次能源消費(fèi)比重15%、20%的目標(biāo)。

上述業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，未來新能源的定位將是主力能源而非替代能源，所以應(yīng)該對新能源提出更高的要求，承擔(dān)與之地位相匹配的責(zé)任和義務(wù)，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

合理分?jǐn)傁到y(tǒng)安全成本

根據(jù)導(dǎo)則，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性指的是受到事故擾動(dòng)后保持穩(wěn)定運(yùn)行的能力，分為電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定和功角穩(wěn)定。

由于電力系統(tǒng)是發(fā)輸配用瞬時(shí)性完成的，需要保持源端與荷端的一致性。上述業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為新能源應(yīng)該提高有功和無功預(yù)測的準(zhǔn)確率，這樣才能通過大電網(wǎng)的調(diào)配、交易去平抑新能源發(fā)電的波動(dòng)性和不確定性。

對于大規(guī)模接受外來電的受端省份，調(diào)峰壓力與日俱增。

雖然國內(nèi)也在通過挖掘火電調(diào)峰深度、提高靈活調(diào)節(jié)電源比例來解決調(diào)峰問題，“但只有預(yù)測準(zhǔn)才能組織煤電去調(diào)峰，否則只能配大量的儲(chǔ)能和抽蓄電站，隨時(shí)跟著走。”

此外，風(fēng)電機(jī)組、光伏逆變器等設(shè)備本身也需要提高耐壓耐頻的能力，在電網(wǎng)電壓發(fā)生偏差時(shí)，設(shè)備能夠不脫離電網(wǎng)繼續(xù)維持運(yùn)行，甚至提供無功幫助電力系統(tǒng)恢復(fù)至正常電壓。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，如果大規(guī)模并網(wǎng)的風(fēng)電光伏不能承受高壓高頻，可能會(huì)出現(xiàn)閉鎖停運(yùn)，送端一旦出現(xiàn)幾百萬千瓦的缺額，送端頻率就會(huì)崩潰，所以風(fēng)電光伏都需要魯棒性和適應(yīng)性，具備故障穿越的能力。

高比例可再生能源系統(tǒng)運(yùn)行也是學(xué)術(shù)界研究的重點(diǎn)問題，肖云鵬、王錫凡等人在《面向高比例可再生能源的電力市場研究綜述》中指出，可再生能源出力具有較強(qiáng)的不確定性，電力系統(tǒng)中可再生能源比例的提高，不僅需要可靈活調(diào)節(jié)的發(fā)電機(jī)組的配合，更需要電網(wǎng)及需求側(cè)的主動(dòng)參與，實(shí)現(xiàn)供需兩側(cè)能量、信息、交易的互動(dòng)，而供需互動(dòng)的充分性和合理性是決定能源互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行效率的關(guān)鍵。

由于風(fēng)電、光伏等新能源的波動(dòng)性和不確定性增加了電力系統(tǒng)的平衡成本，如何公平合理地分?jǐn)傔@部分成本，是保障高比例可再生能源系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行需要考慮的政策層面問題。