決戰(zhàn)風(fēng)電并網(wǎng)：大基地時(shí)代并網(wǎng)消納之困何解？

時(shí)隔十年，大基地再次成為中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的焦點(diǎn)。

2009年，甘肅酒泉千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地開工，拉開了中國(guó)風(fēng)電大基地1.0時(shí)代序幕。

2019年，中廣核位于內(nèi)蒙古興安盟300萬(wàn)千瓦風(fēng)電扶貧項(xiàng)目正式啟動(dòng)。伴隨這一國(guó)內(nèi)首個(gè)平價(jià)風(fēng)電大基地的開工，中國(guó)風(fēng)電大基地開發(fā)正式進(jìn)入以平價(jià)為顯著特征的2.0時(shí)代。

大基地并網(wǎng)與一般的風(fēng)電并網(wǎng)不同。

在開發(fā)建設(shè)過程中，當(dāng)千萬(wàn)千瓦級(jí)基地風(fēng)電大規(guī)模并入電網(wǎng)，并網(wǎng)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定對(duì)電網(wǎng)安全至關(guān)重要。如何安全穩(wěn)定的接入電網(wǎng)，對(duì)開發(fā)企業(yè)、整機(jī)商和電網(wǎng)將是一個(gè)巨大的考驗(yàn)。

風(fēng)電人都記得多年前那場(chǎng)轟動(dòng)業(yè)內(nèi)的事故。

2011年2月24日，位于甘肅酒泉風(fēng)電基地的橋西風(fēng)電場(chǎng)因?yàn)椴⒕W(wǎng)技術(shù)問題，598臺(tái)、84萬(wàn)千瓦風(fēng)電機(jī)組相繼脫網(wǎng)……

事故給彼時(shí)如火如荼的風(fēng)電行業(yè)蒙上了濃重的陰影。時(shí)至今日，“新基建”下特高壓加碼，并與風(fēng)電“搶裝潮”形成共振，關(guān)于風(fēng)電并網(wǎng)的憂慮焰火重燃。

中國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)制定可以追溯到2006年。當(dāng)年發(fā)布的第一版風(fēng)電并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，屬于指導(dǎo)性的技術(shù)文件。但彼時(shí)中國(guó)風(fēng)電行業(yè)剛剛開始大規(guī)模發(fā)展，由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，諸如風(fēng)機(jī)低電壓穿越能力等重要指標(biāo)未被寫入標(biāo)準(zhǔn)。

五年后，上述大規(guī)模脫網(wǎng)事故倒逼行業(yè)重新審視風(fēng)電并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)制定。

2016年，全國(guó)電力監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)召開會(huì)議，來(lái)自電網(wǎng)、發(fā)電商、設(shè)備商、政府部門等46位代表表決通過GB/T19963--2011《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》。

之后，這份規(guī)定成為國(guó)內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)長(zhǎng)期遵循的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

國(guó)家電網(wǎng)調(diào)度中心教授級(jí)高級(jí)工程師裴哲義表示，眾所周知，中國(guó)風(fēng)電和太陽(yáng)能資源主要分布在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的西部，而負(fù)荷中心在東部，呈逆向分布特點(diǎn)，客觀上需要長(zhǎng)距離遠(yuǎn)送才能把西部綠色的風(fēng)電送到東部負(fù)荷中心，特高壓直流輸電為解決這一矛盾提供有效的手段。

“但特高壓直流對(duì)送端并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組的性能也提出了更高要求，以保障特高壓輸電線路高效穩(wěn)定運(yùn)行，保障風(fēng)電等可再生能源的可靠送出。”裴哲義說(shuō)。

“特高壓直流像一條通往負(fù)荷區(qū)域的高速公路。高速公路修好后，拖拉機(jī)、三輪車都不能開上來(lái)，否則不僅發(fā)揮不出來(lái)高速公路真正的效果，還會(huì)有新的安全風(fēng)險(xiǎn)。”金風(fēng)科技電網(wǎng)技術(shù)總工程師喬元給了一個(gè)形象的比喻。

他介紹，短時(shí)直流閥閉鎖是特高壓直流電網(wǎng)典型的擾動(dòng)或故障。它會(huì)帶來(lái)送端的高電壓?jiǎn)栴}，這就要求風(fēng)電機(jī)組具備高電壓穿越能力。

此外，在故障條件下，短時(shí)功率無(wú)法送出，可能造成系統(tǒng)的頻率高，這也要求風(fēng)電機(jī)組具備快速頻率響應(yīng)能力。

另一個(gè)不容忽視的焦點(diǎn)是弱電網(wǎng)的問題。有一個(gè)衡量電力系統(tǒng)強(qiáng)弱程度的核心概念——短路比。在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中短路比的值往往都會(huì)大于5。但隨著新能源不斷接入，這一值不斷下降。

短路比在極低的情況下會(huì)出現(xiàn)次同步振蕩。中國(guó)的電力系統(tǒng)將50Hz定義為“同步頻率”，低于這一頻率則稱為“次同步”。當(dāng)出現(xiàn)次同步振蕩時(shí)，輕則導(dǎo)致諸如燈泡閃爍，重則可能導(dǎo)致與電網(wǎng)相連的火電機(jī)組設(shè)備退出運(yùn)行。

事實(shí)上，近幾年，新疆哈密、吉林通榆、河北固原等新能源基地都曾出現(xiàn)次同步振蕩問題。這一潛在危險(xiǎn)越來(lái)越引起業(yè)界重視。

基于電力系統(tǒng)安全考慮，最近三年，全國(guó)各地已經(jīng)基本普及了高電壓穿越的要求。西北電網(wǎng)還于2018年開始執(zhí)行一次調(diào)頻的改造。

“我們?cè)敢饨Y(jié)合國(guó)內(nèi)新能源并網(wǎng)特點(diǎn)，投入研究、探索前沿的風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)，支持國(guó)家出臺(tái)更加科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)新能源并網(wǎng)要求、標(biāo)準(zhǔn)。從長(zhǎng)期講，這不僅能有效減輕風(fēng)電開發(fā)商和電網(wǎng)公司等各方負(fù)擔(dān)，更能促進(jìn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)和行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。”很多整機(jī)企業(yè)表示。