我国新能源发电并网问题及展望

ｓ　。　我国新能源发电并网问题及展望　张军军中国电力科学研究院新能源中心太阳能发电试验与检测室主任　风电、光伏发电等新能源利用形式是实现“两个替代”、　促进节能减排、构建全球能源互联网的重要手段。自２００６年《可　再生能源法》实施以来我国新能源发展十分迅猛，目前我国已　成为全球新能源发电并网规模最大、发展最快的国家。　１建立并网标准体系　新能源发电并网标准体系的建立有效规范和指导了我　国新能源发电行业的发展，但在行业发展之初也遭遇了无标　准可依的困境。　新能源发电的基础条件决定了国内标准必须走自主研　发创新的道路。一方面，我国风能、太阳能资源主要分布在　“三北”地区，与国外新能源发电分散接入低压电网、就地　消纳的模式相比，我国新能源开发利用采取大规模集中式和　分布式并举的开发模式，具有集中开发、远距离送出，分散　开发、就地消纳的特点，其发展模式与国外显著不同。另一　方面，电力系统本身的差异使得我国新能源发电安全运行与　消纳问题突出，解决难度也更大。由于开发模式、电网差异　等原因的制约无法直接采用国外并网标准，只能结合国内条　件走自主研发创新的道路，建立自己的新能源并网标准，才　能保障我国新能源可靠并网，安全稳定运行和高效消纳。　随着新能源装机量的剧增和行业的技术进步，已建立　的新能源并网标准技术指标要求已无法全面满足新能源并　网要求，如在新能源耐受电压、耐受频率、参与电网调频、　调压等方面的技术指标已经滞后与电网需求，急需标准修订　以满足行业发展和大电网安全运行要求的需要。　２新能源并网问题　我国新能源发电在高速发展的同时也遇到了各个方面　１　６　工程建设标准化－２０１６年第１１期　的问题。主要包括：建设规划、新能源电源自身性能、安全　运行与有效消纳等几个方面。　２．１政策机制与规划　新能源建设与电网规划脱节，电网输送能力不足。新　能源装机建设方多，建设速度快，电网规划制约条件多，建　设周期长，从而造成新能源场站建设与电网建设的严重不同　步。另外，我国新能源集中建设在风、光资源丰富的“三北”　地区，而这些地区本地负荷无法消纳新能源电量，急需外送　消纳。如东北电网、西北电网的电力跨区输送能力只有新能　源总装机量的１９％。“十二五”期间我国已投入大量资金　加强电网建设，但电网输送新能源能力不足的问题并未得到　根本缓解，部分地区仍然存在较强的网架约束。　２．２新能源电源自身特性　新能源自身问题使得新能源发电预测难、控制难、调　度难。风能、太阳能资源随机波动性强，使新能源发电无法　有效支撑电网电压与频率、满足电网安全稳定运行要求。新　能源受气象条件、地理条件等众多因素的影响，其发电功率　的准确预测难度大。新能源发电设备的低抗扰性、强耦合性　和弱支撑性，使数量巨大的新能源发电单元与电网的协调控　制难度大。新能源电站容量较常规电站小，电站数量远多于　常规电站，且新能源电站之间的出力相关性较常规电站强，　使新能源发电优化调度难度大。　２．３安全运行与有效消纳　随着新能源发电装机规模的激增，其安全稳定运行与　有效消纳问题日益突出。　新能源发电与常规发电机组相比在电气性能上存在较　大的差距。新能源场站耐受电网电压、频率波动的能力弱，　导致大规模脱网事故频发。２０１１年全年，由于风电机组故　障穿越能力差导致发生８起风电场大规模脱网事件。新能　源发电的弱阻尼特性导致同步电网的总体转动惯量降低，使　目前我国已经建成了大规模的新能源场站，开展了大量　系统承受外部扰动，保持同步运行的能力降低，从而增加了　的技术研究，获得了丰富科研成果，具备了坚实的实践基础　系统运行风险。　和工程运行经验。在此基础上，国内通过标准化工作把获得　新能源超常规发展，局部占比过大。总体上看，我国　的研究成果和实践经验进行总结固化，进一步指导新能源行　新能源发电装机占比并不高，但新能源超８０％的装机规模　业的持续发展。目前已有相对成熟的标准被成功推向国际，　集中在我国“－－ｄＬ”地区，使得局部地区新能源装机在总电　在ＩＥＣ等国际平台得到认可和使用。未来我国新能源标准　源装机中的占比超３０％。从负荷角度看，新能源装机量已　化方面的成果将全面推向国际，助推我国在新能源领域实现　接近或超过负荷容量。近两年在国内经济增速整体放缓的大　“中国引领”。　形势下，包括新能源在内的各类电源装机仍保持较快增长。　“十三五”期间我国将建成甘肃、内蒙、青海、新疆、　这也加剧了新能源有效消纳的矛盾。电源结构不适应新能源　山东、河北等多个千万千瓦级新能源发电基地，部分省区新　发展，电源调节能力不足。目前火电仍是我国装机占比最大　能源发电比重将超过５０％，新能源波动性和预测不确定性　的电源，电力系统中调节灵活的电源少，系统调峰能力严重　将直接影响电力系统安全稳定运行，高比例新能源接入后的　不足，降低了新能源的有效消纳空间。　电力系统运行风险巨大，这也是全球新能源发展面临的共同　挑战。同时，随着电力电子、信息通信等技术发展，智能电　网的逐步建设，电力市场的不断推进，以及能源互联网的兴　起。新技术、新业态、新问题也会不断涌现。　新能源接入与消纳的问题是一个多方面因素影响的综　传统电力系统是一个实时平衡的同步系统，具有运行　合性问题，问题的解决需要系统的规划、政策机制的引导以　平稳和惯性大的特点，伴随着风电、太　Ｂ能发电等依靠电　及规范标准的支撑多方面共同推进。　力电子的发电设备大规模接入电力系统中，传统电力系统　加强电网建设，全力推进新能源送出通道建设，结合　固有特性将发生根本变化，未来电力系统的形态将更加复　电网送出能力规划新能源发电是解决新能源消纳问题的坚　杂。电力电子化的电力系统将成为今后电力系统研究的一　实基础；完善相关政策机制，做好市场引导是解决新能源消　个主要方向。　量　聚、纳问题的制度保障；建立先进新能源调度运行技术支持系　随着新能源发电并网容量的快速增加，新能源电站参　统，调度多措并举促进新能源消纳是解决新能源消纳问题的　　与电力系统调峰调频的需求越来越急迫。国家电网公司已经　有效手段；完善并网标准体系建设，加快技术标准修订是解　着手开展新能源电站参与电力系统一次调频的示范改造项　决新能源消纳问题的有力支撑。　目和相关的试验与测试工作，已完成新能源虚拟同步机相关　企业标准的编制。未来新能源电站也将像传统发电机组一　样，依靠虚拟ｒ惯量维持电力系统的阻尼特性，增强系统的稳　定性。同时结合电力电子装置快速响应的特性，最终找到系　统稳定性与响应特性的最佳匹配点，使传统电力系统特性得　到整体提升。　面对新能源行业的持续快速发展，需要从新技术、新　标准、新机制等方面不断努力。通过新技术应用提升新能源　行业技术水平，通过标准完善与修订引导新能源行业发展，　通过引入并网认证机制规范新能源可靠并网，最终实现新能　源替代传统化石能源，为和谐社会构建能源互联。　２０１６年第１１期・工程建设标准化１　７