編制說明指出,隨著特高壓電網的發展和新能源大規模持續并網,特高壓交直流混聯電網逐步形成,系統容量持續擴大,新能源裝機不斷增加,電網格局與電源結構發生重大改變,電網特性也發生深刻變化,給電力系統安全穩定運行帶來了全新挑戰。
對于電力系統而言,安全是其最大的約束,未來更大的挑戰或許在于如何找到安全與經濟之間的平衡點。
第二大電源
今年8月,華東能監局針對區域內分布式光伏開展了專項核查整改工作。
華東能監局公布的信息顯示,國網華東分部此前曾對區域內新能源頻率電壓涉網保護配置進行專項調研,調研發現華東區域內1200萬千瓦分布式光伏項目執行的涉網頻率技術標準偏低,在華東電網發生因大容量直流閉鎖造成的主網頻率大幅度波動情況下,有可能引發分布式光伏大規模脫網,進一步加劇電網運行風險。
目前華東電力安委會已經制定了相關標準,要求相關主體在明年年中前完成通過35千伏及以下電壓等級接入電網的分布式光伏項目的核查整改工作。
華東電網是分布式光伏裝機最集中的地區,截至今年上半年,華東電網光伏裝機容量已經達到4052萬千瓦,其中分布式光伏裝機容量為2102萬千瓦,占比51.9%。
有業內人士表示,分布式光伏耐頻性能很低,當電網頻率跌落時,分布式光伏會首先脫網,而且分布式光伏是無序的跳閘停機,很難準確預測其反應程度,這會進一步增加功率缺額。
光伏業內人士分析認為,由于去年的光伏“搶裝潮”,一線品牌的供貨普遍緊張,一些項目為了追求收益率不得不降低標準,搶裝難以避免地會出現質量問題。
根據《國家電網報》報道,在國網華東分部2019年迎峰度夏安全生產工作會議上,國網華東分部表示,華東電網網內新能源裝機規模快速增長,消納壓力和調峰難度增大;區外直流和新能源進一步置換常規電源,頻率穩定風險加大。
風電和光伏已經成為全國第二大發電電源。中電聯公布的2019年1—8月份電力工業運行簡況顯示,截至8月底,全國6000千瓦及以上電廠裝機容量18.5億千瓦,其中風電、光伏的裝機容量為3.4億千瓦,占比18.38%,僅次于煤電裝機占比。
但相比于煤電、氣電,風電和光伏發電的能量密度偏低。今年上半年,風電和光伏發電裝機容量占全國電力裝機的比重為17.9%,但發電量占比只有9.5%。這意味著未來新能源裝機需要保持高速增長,才能滿足全社會對清潔電量的需求,實現2020年、2030年非化石能源占一次能源消費比重15%、20%的目標。
上述業內人士認為,未來新能源的定位將是主力能源而非替代能源,所以應該對新能源提出更高的要求,承擔與之地位相匹配的責任和義務,保障電力系統安全穩定地運行。
合理分攤系統安全成本
根據導則,電力系統的穩定性指的是受到事故擾動后保持穩定運行的能力,分為電壓穩定、頻率穩定和功角穩定。
由于電力系統是發輸配用瞬時性完成的,需要保持源端與荷端的一致性。上述業內人士認為新能源應該提高有功和無功預測的準確率,這樣才能通過大電網的調配、交易去平抑新能源發電的波動性和不確定性。
對于大規模接受外來電的受端省份,調峰壓力與日俱增。
雖然國內也在通過挖掘火電調峰深度、提高靈活調節電源比例來解決調峰問題,“但只有預測準才能組織煤電去調峰,否則只能配大量的儲能和抽蓄電站,隨時跟著走。”
此外,風電機組、光伏逆變器等設備本身也需要提高耐壓耐頻的能力,在電網電壓發生偏差時,設備能夠不脫離電網繼續維持運行,甚至提供無功幫助電力系統恢復至正常電壓。
據業內人士介紹,如果大規模并網的風電光伏不能承受高壓高頻,可能會出現閉鎖停運,送端一旦出現幾百萬千瓦的缺額,送端頻率就會崩潰,所以風電光伏都需要魯棒性和適應性,具備故障穿越的能力。
高比例可再生能源系統運行也是學術界研究的重點問題,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的不確定性,電力系統中可再生能源比例的提高,不僅需要可靈活調節的發電機組的配合,更需要電網及需求側的主動參與,實現供需兩側能量、信息、交易的互動,而供需互動的充分性和合理性是決定能源互聯網運行效率的關鍵。
由于風電、光伏等新能源的波動性和不確定性增加了電力系統的平衡成本,如何公平合理地分攤這部分成本,是保障高比例可再生能源系統安全穩定運行需要考慮的政策層面問題。