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為滿(man)足高占比新能源(yuan)電(dian)網要(yao)(yao)求(qiu)，除依(yi)靠(kao)虛擬(ni)儲(chu)能等技術(shu)(shu)增加慣(guan)量外，還(huan)需通過技術(shu)(shu)創新拓(tuo)展電(dian)力系(xi)統(tong)允(yun)許(xu)的(de)頻(pin)率波動帶寬，降低系(xi)統(tong)對慣(guan)量的(de)要(yao)(yao)求(qiu)，完善(shan)頻(pin)率防控體(ti)系(xi)架構。

能源轉(zhuan)型是世界能源發(fa)展的大趨勢(shi)。近年來，全球(qiu)電(dian)(dian)源結構(gou)逐漸轉(zhuan)變，新能源的重要性愈發(fa)體現，全球(qiu)風電(dian)(dian)、光伏發(fa)電(dian)(dian)在全球(qiu)電(dian)(dian)力裝機中的比例持續上(shang)升(sheng)。

我(wo)國(guo)能(neng)源(yuan)(yuan)體系也在加速變革，大力發(fa)(fa)(fa)展(zhan)新(xin)能(neng)源(yuan)(yuan)順應了我(wo)國(guo)能(neng)源(yuan)(yuan)生產和消(xiao)費革命的發(fa)(fa)(fa)展(zhan)方向。截(jie)至2019年(nian)年(nian)底，國(guo)家電(dian)(dian)網(wang)有(you)限公司經營區新(xin)能(neng)源(yuan)(yuan)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)裝機(ji)3.5億千瓦，占總(zong)裝機(ji)容量比(bi)例超過兩成。預(yu)計到2050年(nian)，全國(guo)風電(dian)(dian)、光伏發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)裝機(ji)容量占比(bi)將分別(bie)達到24%和31%。能(neng)源(yuan)(yuan)轉型大背景下，源(yuan)(yuan)網(wang)協調體系方面(mian)有(you)哪些(xie)探索？未(wei)來(lai)又(you)應如何完善？

高占比新能源持續接入，源網協調面臨挑戰

高占比新能(neng)源(yuan)(yuan)電(dian)(dian)力(li)(li)系統呈現兩方面的主要特征變(bian)化——新能(neng)源(yuan)(yuan)發電(dian)(dian)具有間歇性(xing)和不確定性(xing)，新能(neng)源(yuan)(yuan)的隨機(ji)波動(dong)會導致接入點(dian)的電(dian)(dian)氣(qi)參數發生變(bian)化，增(zeng)加系統運行的控制(zhi)難(nan)度(du)；新能(neng)源(yuan)(yuan)并網控制(zhi)特性(xing)與常規電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)差異大(da)，大(da)量電(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)子器件的持續接入使電(dian)(dian)網運行特征由(you)“電(dian)(dian)磁耦合”向“電(dian)(dian)-電(dian)(dian)轉換”轉變(bian)。

高(gao)占比(bi)新(xin)能源的持(chi)續(xu)接入給電(dian)網安全平穩運行帶來不穩定(ding)因素，源網協調(diao)面臨以(yi)下挑戰：

高占比新能源(yuan)電(dian)力系(xi)統(tong)感知水平亟待提高。新能源(yuan)機(ji)組動態(tai)過程復雜，機(ji)組的關鍵運行(xing)信息難(nan)以實(shi)時上傳，各類型(xing)電(dian)源(yuan)之間缺乏對(dui)全(quan)局(ju)可控(kong)(kong)資源(yuan)運行(xing)狀態(tai)的信息統(tong)籌，全(quan)網可控(kong)(kong)資源(yuan)的靈活控(kong)(kong)制與精準評估較(jiao)難(nan)實(shi)現。

高占比(bi)新(xin)能(neng)(neng)(neng)源電(dian)力系統穩(wen)態調節(jie)水平(ping)需不斷提升(sheng)。新(xin)能(neng)(neng)(neng)源發(fa)電(dian)受資源、環境影響(xiang)，易(yi)出(chu)現隨機波動(dong)，預測(ce)難(nan)度大，對電(dian)網運行(xing)影響(xiang)較大；新(xin)能(neng)(neng)(neng)源無功調節(jie)能(neng)(neng)(neng)力未得(de)到充分(fen)發(fa)揮，功率大幅(fu)變化易(yi)造(zao)成電(dian)壓(ya)波動(dong)；新(xin)能(neng)(neng)(neng)源出(chu)力波動(dong)造(zao)成電(dian)網有功調節(jie)難(nan)度大。

新(xin)能(neng)源抗(kang)擾動(dong)能(neng)力仍(reng)需提(ti)高。當電(dian)網(wang)發生擾動(dong)引起電(dian)壓、頻率(lv)越限時，接入電(dian)網(wang)末端的(de)新(xin)能(neng)源機端電(dian)壓波動(dong)更劇烈，新(xin)能(neng)源耐壓、耐頻能(neng)力不足，易發生連鎖脫網(wang)事(shi)故，影(ying)響電(dian)力系統安(an)全穩定(ding)運行。

新(xin)能(neng)源主動支(zhi)撐(cheng)能(neng)力需進(jin)一步挖掘(jue)。新(xin)能(neng)源占比高的電(dian)力系(xi)(xi)統(tong)中(zhong)，常規電(dian)源開(kai)機空間減(jian)小，系(xi)(xi)統(tong)慣量(liang)下降，易(yi)發生大幅功(gong)率(lv)波動，導致系(xi)(xi)統(tong)出現頻(pin)率(lv)穩定問(wen)題；不同類(lei)型的新(xin)能(neng)源暫態特性差異顯著(zhu)，無法對(dui)電(dian)網實現有效支(zhi)撐(cheng)，集中(zhong)外送地區易(yi)發生電(dian)壓穩定問(wen)題。

高(gao)占(zhan)比新能源電力系(xi)統(tong)寬頻(pin)帶振蕩問題(ti)需(xu)深入(ru)研(yan)究預防。新能源、直流等多樣(yang)化電力電子設(she)備(bei)及復雜控制(zhi)設(she)備(bei)接入(ru)電力系(xi)統(tong)，電網次/超同步振蕩的高(gao)維度、寬頻(pin)帶問題(ti)凸顯，振蕩機理復雜。

新(xin)(xin)版強(qiang)制性國家(jia)標準《電力(li)(li)系統安全穩(wen)定導(dao)則(ze)》對含高(gao)占比新(xin)(xin)能源(yuan)(yuan)電力(li)(li)系統的源(yuan)(yuan)網(wang)協調(diao)提出了新(xin)(xin)的要求。當前(qian)，需要在《導(dao)則(ze)》的指導(dao)下，探索能源(yuan)(yuan)轉型背(bei)景(jing)下構建(jian)源(yuan)(yuan)網(wang)協調(diao)體(ti)系的方法。

創新技術與管理，提升新能源感知水平和管控能力

目前，西(xi)北電網(wang)新(xin)能源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)裝(zhuang)機(ji)已(yi)突破1億千瓦，占(zhan)總裝(zhuang)機(ji)的近四成。面(mian)對新(xin)能源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)裝(zhuang)機(ji)占(zhan)比(bi)不斷上升(sheng)的形勢(shi)，近年(nian)來，國家(jia)電網(wang)有限公司西(xi)北分(fen)部在(zai)提升(sheng)高占(zhan)比(bi)新(xin)能源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)電力(li)系(xi)統感(gan)知水(shui)平、調(diao)控能力(li)、新(xin)能源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)抗(kang)擾動能力(li)、源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)網(wang)互動支(zhi)撐能力(li)及應對寬(kuan)頻(pin)帶穩(wen)定問題方面(mian)創新(xin)實踐，對構建能源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)轉型下的源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)網(wang)協調(diao)體系(xi)開展了有益探索。

在提(ti)升(sheng)感知(zhi)(zhi)水平方面(mian)，國(guo)網(wang)西(xi)北分部(bu)在新能(neng)源(yuan)電站加裝高精度的監(jian)測(ce)裝置，對(dui)新能(neng)源(yuan)機組(zu)及(ji)場站狀態實(shi)現全過程感知(zhi)(zhi)；將(jiang)西(xi)北電網(wang)超(chao)過1億千瓦控(kong)制(zhi)資(zi)(zi)源(yuan)分層、分區接入直流群可控(kong)資(zi)(zi)源(yuan)池，實(shi)現了(le)風、光(guang)、水、火、直流、柔(rou)性交流輸電系統(tong)（FACTS）等控(kong)制(zhi)資(zi)(zi)源(yuan)可控(kong)量及(ji)分布信息的實(shi)時感知(zhi)(zhi)、掌握，統(tong)籌協(xie)調地調用多種(zhong)控(kong)制(zhi)資(zi)(zi)源(yuan)，實(shi)現多類型控(kong)制(zhi)資(zi)(zi)源(yuan)池監(jian)視(shi)、預警及(ji)輔助決策。

為有效(xiao)(xiao)解(jie)決高占比(bi)新(xin)(xin)能(neng)源(yuan)出力波動調(diao)節難度(du)大的(de)(de)問題，國網西北分部(bu)通過(guo)新(xin)(xin)能(neng)源(yuan)發電(dian)168小時(shi)(shi)分項分級滾動預測，將高占比(bi)新(xin)(xin)能(neng)源(yuan)科學(xue)納入電(dian)網備(bei)用(yong)管理，降低新(xin)(xin)能(neng)源(yuan)受阻率；針對全(quan)網無功資(zi)源(yuan)的(de)(de)協調(diao)控制問題，構建了“網-省-場”三級協同的(de)(de)自動電(dian)壓控制體系(xi)，充分挖掘(jue)新(xin)(xin)能(neng)源(yuan)參與電(dian)網電(dian)壓調(diao)節的(de)(de)能(neng)力，實(shi)現了含風電(dian)機組、光伏(fu)逆變(bian)器、SVC/SVG等多(duo)種(zhong)無功資(zi)源(yuan)設備(bei)時(shi)(shi)序(xu)協調(diao)控制，將主(zhu)網電(dian)壓考(kao)核合格(ge)率提高至(zhi)100%；通過(guo)日內滾動計劃(hua)調(diao)整(zheng)、實(shi)時(shi)(shi)計劃(hua)偏差(cha)校正(zheng)的(de)(de)多(duo)時(shi)(shi)間尺度(du)、多(duo)電(dian)源(yuan)協調(diao)優(you)化(hua)，實(shi)現多(duo)個(ge)斷面的(de)(de)級聯(lian)優(you)化(hua)控制，提高關鍵斷面清(qing)潔能(neng)源(yuan)送(song)出效(xiao)(xiao)益。

國(guo)網西北分部(bu)在(zai)提(ti)(ti)升新能(neng)源抗擾動能(neng)力上發力，提(ti)(ti)高(gao)和(he)優化新能(neng)源一、二次設備(bei)耐壓(ya)/耐頻能(neng)力，拓展設備(bei)運行的(de)“電壓(ya)/頻率(lv)帶寬”。目前，西北電網已組(zu)織完成了3293萬千(qian)瓦的(de)風電機組(zu)耐高(gao)壓(ya)能(neng)力改(gai)造(zao)，改(gai)造(zao)數(shu)量(liang)和(he)規模(mo)均處領先位置，提(ti)(ti)升祁(qi)韶(shao)直流輸送(song)能(neng)力50萬千(qian)瓦及近(jin)區(qu)風電送(song)出(chu)能(neng)力超300萬千(qian)瓦。

在挖掘新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)網(wang)互(hu)動能(neng)(neng)力上，國(guo)網(wang)西北(bei)分(fen)部建立高(gao)占(zhan)比新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)電(dian)力系(xi)(xi)統的(de)(de)轉動慣量(liang)(liang)監測與(yu)(yu)分(fen)析(xi)評價(jia)手段(duan)，建立頻率穩定水平(ping)量(liang)(liang)化分(fen)析(xi)模(mo)型，求取電(dian)網(wang)最小需求轉動慣量(liang)(liang)，掌握新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)極限發(fa)電(dian)承載(zai)能(neng)(neng)力；提(ti)升(sheng)新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)快速頻率響(xiang)應能(neng)(neng)力，有效補(bu)強西北(bei)電(dian)網(wang)一次調頻資源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)儲(chu)備(bei)，利(li)用新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)與(yu)(yu)常(chang)規電(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)在時間、頻率維度的(de)(de)匹(pi)配，完善西北(bei)電(dian)網(wang)的(de)(de)調頻體系(xi)(xi)；針對不同地區電(dian)網(wang)的(de)(de)穩定特性差異，提(ti)取關鍵控(kong)制環節和參(can)數，優化新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)故障(zhang)穿(chuan)越控(kong)制參(can)數，通過閉環流程提(ti)升(sheng)新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)大規模(mo)接入電(dian)網(wang)的(de)(de)穩定水平(ping)。

為應對寬頻帶穩定問題，國網西(xi)北分部在(zai)新能(neng)源(yuan)(yuan)場站側加裝次(ci)/超同步(bu)振蕩(dang)監測(ce)系(xi)統，有效監測(ce)新能(neng)源(yuan)(yuan)和火電機組(zu)扭振等信息，分析查找振蕩(dang)源(yuan)(yuan)，利用(yong)振蕩(dang)源(yuan)(yuan)快速切除的方法阻斷連鎖故障(zhang)傳導，防止振蕩(dang)危害進(jin)一步(bu)擴大。

完善新形勢下源網協調體系，支撐能源轉型發展

隨(sui)著(zhu)后(hou)續新能源的(de)持續發展，更多電(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)子(zi)設(she)備接入電(dian)(dian)網，電(dian)(dian)網形(xing)態(tai)將發生深刻變化，電(dian)(dian)力(li)(li)系統(tong)的(de)演變逐漸突破現有的(de)理論、運(yun)行控制框架。這需要(yao)不斷(duan)完善新形(xing)勢下的(de)源網協調體系，支撐能源轉型和電(dian)(dian)網發展。

電力電子化(hua)(hua)設備占比將不(bu)斷增大，對于含有海量新能源(yuan)的高階、強非(fei)線性(xing)系統，傳統量化(hua)(hua)穩(wen)定分析方法(fa)已不(bu)再(zai)適用，需要(yao)進(jin)一步深(shen)化(hua)(hua)研究電力電子化(hua)(hua)電力系統的穩(wen)定性(xing)基(ji)礎理論和分析方法(fa)，為運行(xing)控制(zhi)提供可靠的理論支撐。

未(wei)來新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)發電(dian)(dian)占(zhan)比(bi)仍將上升，轉動(dong)慣量(liang)持(chi)續降(jiang)低，抗頻率(lv)擾(rao)動(dong)能(neng)(neng)力逐步下降(jiang)。為滿足高占(zhan)比(bi)新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)電(dian)(dian)網要(yao)求(qiu)，除(chu)依靠虛擬儲能(neng)(neng)等技術增加慣量(liang)外，還需通(tong)過技術創新(xin)拓展電(dian)(dian)力系統允許的(de)頻率(lv)波動(dong)帶寬，降(jiang)低系統對慣量(liang)的(de)要(yao)求(qiu)，完(wan)善頻率(lv)防控體系架(jia)構。

隨著能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)互(hu)聯(lian)網(wang)的(de)發展，用電智能(neng)(neng)化和各類需求(qiu)響應(ying)措(cuo)施大力(li)(li)推廣(guang)，電力(li)(li)負(fu)荷(he)資源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)種類更趨(qu)(qu)多樣(yang)，靈活(huo)可(ke)調(diao)(diao)節(jie)能(neng)(neng)力(li)(li)也在增強。傳(chuan)統發電跟(gen)蹤負(fu)荷(he)的(de)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)荷(he)平(ping)衡體系已難以(yi)滿足要求(qiu)，必須引導負(fu)荷(he)側更好(hao)地發揮調(diao)(diao)節(jie)作用，建立(li)負(fu)荷(he)跟(gen)蹤新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)變化趨(qu)(qu)勢的(de)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)荷(he)互(hu)動平(ping)衡體系，在負(fu)荷(he)側釋放調(diao)(diao)節(jie)空間(jian)，促進新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)的(de)發展。

針(zhen)對大(da)規模新能(neng)源(yuan)裝機接(jie)入(ru)造成主網(wang)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)支(zhi)撐“空心化(hua)”趨勢，應(ying)考慮不同(tong)時間(jian)尺度的電(dian)(dian)壓(ya)(ya)特性需(xu)求，重構電(dian)(dian)網(wang)控(kong)(kong)制結構，優化(hua)無(wu)功(gong)配置資源(yuan)，完善傳統的分層分區(qu)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)控(kong)(kong)制體系：大(da)容量同(tong)步電(dian)(dian)源(yuan)接(jie)入(ru)最高一級(ji)電(dian)(dian)網(wang)，支(zhi)撐特高壓(ya)(ya)直(zhi)流運行和新能(neng)源(yuan)外送；次一級(ji)電(dian)(dian)網(wang)合理(li)配置動態無(wu)功(gong)補償和調相機，維持(chi)本級(ji)電(dian)(dian)網(wang)無(wu)功(gong)平(ping)衡，減少與其他(ta)各(ge)級(ji)電(dian)(dian)網(wang)的無(wu)功(gong)交(jiao)互(hu)；在低電(dian)(dian)壓(ya)(ya)等級(ji)電(dian)(dian)網(wang)充分挖掘和發揮新能(neng)源(yuan)的無(wu)功(gong)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)控(kong)(kong)制潛(qian)力(li)，合理(li)配置分布式調相機，支(zhi)撐末(mo)端電(dian)(dian)網(wang)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)。

與(yu)傳統同步機(ji)(ji)相比，新能(neng)源(yuan)機(ji)(ji)組具有(you)短(duan)路(lu)電(dian)(dian)流(liu)受限、等值阻抗不穩定、頻率(lv)偏移等特性，現有(you)繼電(dian)(dian)保護原理(li)存在適(shi)應(ying)性問(wen)題。后續應(ying)積極研究(jiu)適(shi)應(ying)新能(neng)源(yuan)裝機(ji)(ji)高占比接入(ru)的(de)繼電(dian)(dian)保護新原理(li)及(ji)新技術(shu)。

未來，電(dian)(dian)(dian)力(li)系(xi)統逐步(bu)向全電(dian)(dian)(dian)力(li)電(dian)(dian)(dian)子(zi)化方(fang)向發(fa)展，對送端(duan)電(dian)(dian)(dian)力(li)系(xi)統而言，同步(bu)支(zhi)撐能力(li)不足的(de)問題將更加嚴峻。為維(wei)持電(dian)(dian)(dian)力(li)系(xi)統穩定(ding)運(yun)行，需從電(dian)(dian)(dian)力(li)電(dian)(dian)(dian)子(zi)設備特性的(de)本質入手，做好全局統籌協調，充分挖掘電(dian)(dian)(dian)力(li)電(dian)(dian)(dian)子(zi)設備的(de)靈(ling)活控(kong)(kong)制(zhi)潛力(li)，提(ti)升(sheng)控(kong)(kong)制(zhi)的(de)靈(ling)活性和(he)精確性，實現源網荷儲的(de)互聯互動(dong)，構(gou)建電(dian)(dian)(dian)力(li)電(dian)(dian)(dian)子(zi)化電(dian)(dian)(dian)力(li)系(xi)統的(de)運(yun)行控(kong)(kong)制(zhi)體系(xi)、系(xi)列標準(zhun)，提(ti)升(sheng)電(dian)(dian)(dian)網協調運(yun)行控(kong)(kong)制(zhi)能力(li)。