中国电科院陈志磊：平价时代更需关注新能源场站快速频率响应

在新能源快速发展大背景下，电网如何能够保证我们网跟源协调安全的去运行，去进一步的协调发展，我觉得是在平价时代大背景下更需要考虑的事情。

----中国电力科学研究院陈志磊

11月28日由中国长江经济带可再生能源装备制造业产业联盟、江苏省南京市新型电力（智能电网）装备集群、江苏省可再生能源行业协会、协鑫新能源控股有限公司联合主办的“2019第九届加强应用长江经济带“一带一路”新能源创新发展论坛暨首届新型电力（智能电网）技术装备发展大会”在南京盛大开幕。北极星太阳能光伏网作为战略合作媒体对大会进行全程直播。

中国电力科学研究院做新能源研究中心陈志磊《平价时代新能源场站快频率响应》主题演讲。

中国电力科学研究院新能源研究中心陈志磊

直播专题：第九届加强应用长江经济带“一带一路”新能源创新发展论坛

以下为发言实录：

大家下午好，谢谢唐院长，也感谢大会，咱们今天大会主题是平价时代，上午我们也有好多专家介绍了我们在迎接平价时代到来之后，我们在产品、装备制造商已经取得很大成绩。我们新能源发展到现在，其实很多地方，很多省区已经是第二点电网，在这种角色转变新能源是不是应该承担更多的责任？能够跟网之间，源网更加协调，新能源在电网当中更多发挥作用，支撑电网更加平稳运行，今天借助这个机会跟大家分享一下，我们在新能源快速频率响应有一些要求，也做一些尝试，今天跟大家分享一下。

首先背景，我们为什么要提出新能源快速频率响应这件事情。刚才也说了，最早是在西北开始，实际上最早2017、2016年已经在做这个事情，当时一波又一波高峰，到2019年光伏受到政策影响，我们装机量低于预期，实际上整个西北到今年上半年，光伏新增只有不到350万，所以总体算下来整个西北新能源装机预计年底能突破1亿千瓦。总量还是很大，虽然增速在放缓，但是总量很大。新能源占比高，导致我们整体整个电网运行速率低，造成电网运行方式发生改变。西北电网也是开放性做一些尝试，让网内常规电源进行开机，整个带有旋转机组，整体在最小速率下工作，很多都让给新能源，造成我们电网在遇到频率下调的时候没有什么调频余度，没有手段把频率稳下来，这个很可怕，这个时候三道防线没有可以用了。这个时候希望我们新能源能够关键时候撑起来，旦起调频的责任，这也是为什么在西北地区提出我们新能源快速频率响应的要求。

第二个因为我们电网整体建设情况，因为可能遇到新能源建设和分布，国家在大力推跨省区特高压输电，特高压交流输电，我们直流外送，系统内直流会导致整个电网系统无功和容量下降。对于新能源来讲进一步加剧这种情况，从目前来看西北电网通过特高压直流线路，快速已经超过3300万。整个新能源装机情况，我们现在说的不只装机量，我们现在实际上从三个维度去说新能源在电网影响，容量、电力、电量，都已经是在主力电源位置上。所以造成整个电网系统调频难度不短加大，调度电网运行没有手段可以用了，并不是不去调，已经没有手段，没有任何方式，没有办法应急。也做了计算，常规电源开机发生直流闭锁，有1200新能源开机发生直流闭锁，这个时候频率会变到35.5，这个时候为什么？就是因为新能源挤占常规能源容量。如果1200万开机新能源都具备调频能力，我们这个情况够会好转，就会0.5赫兹回拉。

所以，这也就是为什么西北网率先在调度之下，率先开展快频测试的工作。实际上在2018、2017年从标准、从政府的一些文件支撑上来讲都已经具备这个条件。国外很早开展这个事情，因为之前也参加过几次会议，会上有人问我们国家网价这么坚强，我们新能源占比相比欧洲、德国实际上并不是特别大，欧洲新能源占比特别大，德国也没有像我们国内要求这么严，其实只是看到一个片面情况，不是去系统看这个事情。德国领先我们国家5到10年在标准层面达到要求，对于新能源参与电网要求，对于频率要求，对于支撑电网电压要求，都在我们之前已经提出来，另外一个整个德国并是孤网，整个德国相当于一个省，不能拿一个国家电网去跟一类似同等物理意义省去比，这样是不合适的。我们也在标准借鉴了欧洲一些要求，把这个新能源快速频率响应加在新的标准里面。2016、2017新能源试点工作在推进，2018年国家电网西部分部组织西北各省实验，一直在做这个快速频率响应的事情。

说了背景大家都很清楚，有需求才提要求。从电网角度希望稳定，从源的角度从客户角度希望多发电，有很多层面原因从一开始规划里面电网、网源建设不协调，还有我们光伏从最开始在电网当中可能就是无足轻重。恰恰没有想到新能源长的这么快，不到几年已经成为网里面成为老大、老二角色，所以打的措手不及。这几年分布式让电网运行实际上更是没有好的手段，如何去规避一些风险。

对于新能源快速频率响应技术指标实际上今天也在借这个机会跟大家说一下，对于风电和光伏指标统筹考虑，风电和光伏调频测试，调差参数设置上是不一样的，我们这边也要求新能源当降到额定功率10%不用降，新能源也维持一个，低频新能源可以根据情况调频。最开始讨论新能源无论在高频、低频都能参与电网调频当中，但是后来也是相当于网和源做了很多协调，找到大家都能接受的折中点，就有了保证电源发电收益，不是一直留备用余量参与调频。在我们电网结构坚强的时候，其实频率这个事件并不是特别多。除了小网、弱网事件比较多，拿小概率事件不做抢占利益事情。

对于调频参数设置也考虑风电和光伏，风电调频是0.1赫兹，光伏是0.06赫兹，电网高频扰动情况下，新能源场站有功功率降至额定负荷10%的可不再向下调节。在电网低频扰动情况下，新能源场站根据实时运行工况参与电网频率快速响应，不提前预留有功备用。所以这里面曲线可以看出来，从我们风电、光伏、水电频率是有一个差别的。

对于新能源频率快速响应一个要调频控制偏差指标，第二个测频精度指标，这里面要求比较高，0.003赫兹，实际上很重要就是测；第三个指标就是频率采样周期不大于10ms；第四个是躲暂态过程要求；第五个有功控制周期；第六个响应性能指标。这里面也分了几个系的指标，响应滞后时间和响应时间，这里面几个数字都不是拍脑袋，都是实际测试测出来，响应之后规定风电、光伏，响应不能太迟钝，2秒要做出响应，这个时间2016、2017试点新能源测过来，在折中基础上略微拔高一点，目前看下来大家也都能做的到。响应时间和调节时间，实际电站测试基础上得出来的数字。前面是我们整个技术指标的要求。

实际上前面两块从背景和技术指标两块跟大家做了简单解释，我们刚才说平价时代，为什么提到新能源快速频率响应，跟我们题目可能并不契合，但实际上是很宏观，平价时代新能源占据主力位置，能否担当主力的责任，能否在我们平价时代大背景下能够安全可靠去发力，能够非常友好的与电网进行互动？我们的网源非常友好协调起来，我们产生价值的点很关键就是并网，前端做的再好，产业发展再好，到网这个环节发不出来，或者根本没有办法非常友好协调在一起，网源经常打架，源也不会发生作用。最近，中国为什么没有发生大停电，英国有大停电等一系列大停电，前面也做了分析，很多是因为小概率事件叠加，再加上新能源不具备，造成电网进一步恶化，整个电网运营没有办法切负荷导致大停电，基本上这个过程。有时候从我们角度去说，就是我们提出来一些要求，就从电网角度提出来一些要求，我们更多关注是什么？小概率、大影响事件。像电能质量重不重要？重要，但不是小概率事件，他的影响也没有那么严重。比方说对于电网，电压跌落之后的穿越能力，电网出现电压跌落，跌落之后新能源全部跌掉频率怎么样，这种小概率事件造成大影响，造成大停电因为诸多小概率事件叠加在一起，往往一个雷电打在电网上，对于电网来说司空见惯的事情，但是恰恰有雷打在电网，又恰恰由于系统比方说我们开机方式不是特别好，又恰恰这个时候新能源没有支撑电网的运行，恰恰这个时候火电在最小出力怎么样，没有手段去缓解这个，只能一步步看着电网恶化，最终出现停电事故。

包括9.19事情不知道有没有了解，直流闭锁并没有造成很大的影响，但核查发现直流禁区调频的性能都不满足要求，实际上并没有达标，我们装置、我们产品，我们出产经过第三方巡视达标了，但是电站建成，设备在电站调试过程当中，整体的性能指标并没有达标，这个也是因为直流闭锁发生才发现，我们提要求，但是能不能做到另外一方面；电网调度，各个省的电力公司主管部门也好，都是想把要求提出来，然后能够很好落实下去。现在国内要求也不全，落实也不是非常到位，这就给电网运行方面很多信息不知道的，我们中欧部分布式有50%电站在哪儿不知道，不知道什么状态，以什么发电量在运行不清楚。这种情况下，电网这么大源在控制外，有事情发生根本没有办法去平衡。

我们快频事情提出来，我们做了改造的方案，我们怎么去做这个事情。首先针对新能源可以AGC去做，通过软件上的升级，让AGC具备快速频率，这里面需要我们精确加装高精度的测评装置，这里面甘肃和青海、宁夏几个电站进行试点。首先，快速频率响应功能在AGC系统中通过软件控制程序实现，然后转能量管理平台，对于风电机组单机，还有逆变器来执行。这样做好处只需要做加装测评装置，这套通讯不需要动作，能解决通讯问题这个方案可行的。

第二个能量管理系统平台上改造，在风电新疆和陕西做了实验，通过管理平台接收风电场并网点采集的频率和功能信号，风电场能量管理平根据频率情况快速计算调频功率指令并下发给风电机组，风电机组响应调频功率指令。

第三个专用调频装置方案，在已有的控制专门加一个做调频。风电场快速频率响应功能通过假装专用调频控制柜实现，电网频率异常时“旁路”风电场有功率控制系统。整个说到核心解决通讯问题，实际上到下一级精度多少，我们光伏逆变器做的非常好，对于抢占系统就是解决通讯和采样。

第四个光伏逆变器改造，这种从技术上讲非常稳定，逆变器装置很容易，软件上讲一讲就可以了。这么做有一个问题，我们都知道多机并联就会有同步性问题，同步性会非常差。为什么？之前一直在做一件事情，我们的光伏电站，逆变器替代装置，2016年有厂家尝试，但是一直到今年上半年，我们才有一家达到标准要求，这么多年尝试大家形成一个站上百台、上千台逆变器如何形成一致，采取这种方式改造工作量非常大，主要就是一致性问题。

前面咱们都是讲从产业，从组件到逆变器，我们有新技术，新产品，我们有新的市场，我们进入平价，平价意味着光伏、新能源有好多孩子，电源有好多孩子，风电、水电、新能源，新能源孩子已经长成功不需要吃补贴，这也是我们行业非常振奋一件事情。振奋之余我们的应用场景又有新的要求，我们担当起主力电源地位，今天借这个机会跟大家相当于提一个醒，就是我们新能源与电网之间的网源互动性能要求，很多电网提出的要求，因为这个是属于屁股决定脑袋的事情，处在电网角度可能更多想电网如何安全稳定，对于我们开发商，对于企业作为源的角色，肯定希望多与电，不要受到更多管控和制约，要找到平衡点，因为现在整个大局势大家也清楚，现在电网安全比原来提的更高，国家安全层面、国家战略层面拔的更高，在新能源快速发展大背景下，电网如何能够保证我们网跟源协调安全的去运行，去进一步的协调发展，我觉得是在平价时代大背景下更需要考虑的事情。

我就想说这么多，前面其实很多场合我也跟大家交流过，就是说前端这些事情很重要，我们产业我们行业事情，但是到了后端并网前几年不怎么关注，因为前几年没有重视造成这几年大家电网头疼、电源头疼，所以最后一次提醒，我也借这个机会呼吁一下大家，对新能源场站设网安全多重视，谢谢大家。

（发言为北极星太阳能光伏网根据速记整理，未经本人审核）