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中国电科院陈志磊:平价时代新能源场站快速频率响应

光伏系统工程  来源:北极星太阳能光伏网    2019/3/29 19:23:19  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:3月29日,由中国可再生能源学会联合特变电工新疆新能源股份有限公司举办,以风光并举·共创平价为主题的2019年度电成本最优高峰论坛在西安拉开帷幕。

“到2018年年底,西北电网总风电装机接近4900万千瓦,光伏装机超过4000万千瓦,占总装机16%,风电和光伏加在一起在西北网区域内占电源总装机的超过35%,1/3都是新能源的天下,这个比例对于电网来讲已经很大,可能新能源技术上没有问题,电网可以无限接纳,但要知道新能源是天赋异禀,也抢占了一定的江湖地位,但新能源到底能不能全面替代常规能源?新能源有这个潜质,也要认识到自身的缺陷。”中国电科院新能源研究所主任助理陈志磊在2019年度电成本最优高峰论坛上发表重要讲话。北极星太阳能光伏网、一起光伏APP对大会进行全程直播。

直播专题:2019年度电成本最优高峰论坛

中国电科院新能源研究所主任助理陈志磊主题分享《新能源场站快速频率响应》

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以下为发言实录

陈志磊:

实际上大家看这个题目,平价时代,看上去跟场站新能源快速响应没有什么关系,新能源不只是平价,还要替代传统电源、火电、水电。上午说了遇到消纳问题,由新能源行业和传统能源之间利益博弈的问题,作为新能源,具不具备能力跟老大博弈,有没有能力抢占第一的位置。新能源,无论是风电还是光伏,10年前可能是个小孩子,经过10年大家立捧立推,把他培养大,10年之后成长为青壮年,现在挑战传统电源的地位,内功够不够硬,有没有这个实力。所以,今天说一下新能源场站快速频率响应,在平价之后需要具备什么样的能力,才能让新能源真正成为行业老大。

背景

在西北五省区域内进行试点和推广,首先,到2018年年底,西北电网总风电装机接近4900万千瓦,光伏装机超过4000万千瓦,占总装机16%,风电和光伏加在一起在西北网区域内占电源总装机的超过35%,1/3都是新能源的天下,这个比例对于电网来讲已经很大,可能新能源技术上没有问题,电网可以无限接纳,但要知道新能源是天赋异禀,也抢占了一定的江湖地位,但新能源到底能不能全面替代常规能源?新能源有这个潜质,也要认识到自身的缺陷。

消纳的问题

国家电网公司想尽一切办法解决消纳的问题,但是技术手段捉襟见肘,不能完全解决现有的矛盾,因为装机量的大幅上涨跟电源整体结构运行方式的调整之间是需要过程,需要一个缓冲的时间。所以西北电网在16、17年,一直到去年年底之前都在做尝试,想尽一切办法解决消纳的问题,但是由于统计口径的不一样,各方面的原因都对消纳起到了一定的促进作用,但总体消纳的形式还是很严峻。常规火电已经大范围的退出电网,给新能源留出足够的空间,这就使得电网结构发生了很大的变化,以前传统的电源电网和负荷实施平衡的规则很有可能会被打破。需要新能源厂家在一定程度上接替常规电源的责任。

在西北电网这个区域由于这么大的装机,在中午太阳光非常强的时候,新能源的发电最大出力,这时候火电要调峰,常规电源没有向下调峰的能力,在这种情况下就需要新能源厂家具备向下整峰的功能,跟常规电源配合起来,把主网撑起来。

另外网的建设,由于现在直流输电大规模的投运,也给电网的运行带来隐患,当直流出现故障的时候可能对于电网的冲击比较大,所以也对电网的频率安全稳定造成了一定的威胁,我们预计到2020年西北电网外送规模会超过8000万千瓦。

系统调频难度不断加大

随着西北电网新能源占比不断攀高,电网发生系统调节的矛盾也是不断增加的,也急需新能源参与到电网调频当中。这张图做了一个计算,有新能源开机和没有新能源开机,几个频率响应的曲线。有新能源开机,频率响应,电网的频率调节能力会一定程度降低,但是当新能源具备频率响应能力的时候,这个特性会一定程度上抵消,会很大程度上缓解调频的需求。

新能源快速发展技术上已经不存在问题。现在想要新能源具备快速频率响应的功能很容易,基本上都能做到。另外标准也已经出台,可以有效指导做这件事情。

实际上这个事情西北网在推广,在西北电网分布也都陆续发了文件,来鼓励和支持西北的新能源开展快速频率响应和试点工作,目前这个工作取得的效果也是非常好,也在主网做过一次大的实验,也是能够看到具备了快速频率响应之后,它是可以撑起来电网调频的需求。

那么,这么多背景,需要新能源厂商具备什么样的能力。第一,系统侧调频指标,电源的调频资源,在调频方面的差异性,所以针对风电和光伏提出了不同要求,也是根据技术实现的难度不一样,对于风电来要求有一个正负0.1刻度的响应。第一个新能源场站有功功率降至额定负荷10%时可不再向下调节。第二个新能源场站根据实时运行工况参与电网频率快速响应。

对于多调频资源快速调频参数设置方案,对于风电、水电、常规火电,实际上在系统提供调频功率的时候,他们所扮演的角色是不一样的,在电力系统需要调频的时候,实际上是希望电源能够给电网采取措施之前争取更多的时间,有足够的时间采取措施让人、网、赫达到频率状态,并不是希望一次调频把电网的频率拉到,这是一个缓冲的时段,所以不同的电源在电网需求时要求也是不一样的。

结合西北五省新能源场站快速频率响应市电情况,西北电网提出了新能源场站的快速频率响应性要求。对于响应指标有响应滞后时间,第二是响应的时间,目标值的时间,第三整个响应过程的调节时间。

具体电网的改造,风电和光伏比较典型的改造方案如何去实现?第一个有在AGC系统上直接改,直接在AGC上加装高频测试装置,感知层要怎么做,要加高精度的测量装置,在AGC上通过软件的控制算法,频率开始响应最难做到的就是工具,如何在最短时间内让它们同时协调性的输出,这是第一种方式。这种方式优点不用改变风场现有的框架,只需要在原有基础上做一个程序的更新,但是时间比较长,不一定能够满足快速响应的时间要求,所以在通讯环节还需要进一步优化。第二需要加装高频的装置,只有非常明确的感受到了频率的变化,才能做出准确的动作。

优点传输层级会比较少,也不改变原有的控制框架,但是这个需要AGC和系统之间要有一个协调配合,而且不同的设备制造商之间,可能平台之间会有差异,兼容性通用性会比较差一点,这是这个方案的不足之处。第三个就是加装专用的快频响应的装置,电网频率异常时“旁路”风电场原有功率控制系统,不同的技术路线选择响应的风电场进行试点。

光伏也一样,也分几种改造方案,第一个就是AGC,把需要的功能在程序上写进去。优点和缺点也是跟风电是一样的,因为技术路线是一样的。第二就是加装快速频率响应装置。优点就是对于现有的电站和新建的电站可以兼容,可能我发一个指令,我问第一台机发给他,第一台机不回答就在等,等到你回答,再给第二台机发指令,现在建议并发的方式来解决这个问题。第二就是在逆变器上直接改,无论从发电效率,从各方面功能的附加,逆变器一直是在风口浪尖,凡是有功能需要加,可能大家都会想到逆变器会干这个事,所以这是挑战也是机遇,也是给逆变器的厂家提供了动力。逆变器的优点是速度快,是不是大家要统一步调听从指令来做这件事情,就是逆变器的数量比较多,真正发程序改造工作量比较大。

虽然看上去频率快速响应跟今天的主题不是特别相关,密切性不高,但是开场我说了,平价之后是光伏的天下,光伏想要得天下就要练好内功,谢谢大家!

(发言为一起光伏APP根据速记整理,未经本人审核)

投稿联系:陈女士 13693626116   QQ: 1831213786
邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#换成@)
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