中國儲能網(wǎng)訊：據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，1-7月，全國基建新增發(fā)電生產(chǎn)能力8443萬千瓦，比上年同期多投產(chǎn)1618萬千瓦。其中，風(fēng)電新增1493萬千瓦，太陽能發(fā)電新增3773萬千瓦。風(fēng)電和太陽能發(fā)電新增裝機(jī)容量占我國電源基建新增裝機(jī)容量的62.4%。
當(dāng)前，我國的能源結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，“新能源大基地、大直流送出”成為常態(tài)，而絕大多數(shù)可再生能源通過電力電子接口并網(wǎng)，隨著新能源的發(fā)展，電力電子設(shè)備在電源側(cè)的應(yīng)用也越加廣泛。同時，配網(wǎng)側(cè)分布式電源及儲能裝置經(jīng)電力電子變換器接入配電網(wǎng)，負(fù)荷側(cè)軌道交通、電動汽車、直流電器、變頻/調(diào)頻等負(fù)荷也采用電力電子接口，使得電力系統(tǒng)“源-網(wǎng)-荷-儲”各部分電力電子化程度不斷加深，新型電力系統(tǒng)的“雙高”特性越發(fā)顯著。
在新能源“大刀闊斧”的前行過程中，電力系統(tǒng)的“可靠性”到底應(yīng)該如何保障？“問題”怎樣解決？所謂的“雙高”電力系統(tǒng)又該如何應(yīng)對？北極星電力網(wǎng)就上述問題與中國西電集團(tuán)所屬西安西電電力電子有限公司執(zhí)行董事婁彥濤進(jìn)行了深入交流。
新型電力系統(tǒng)發(fā)展迅速
新能源并網(wǎng)矛盾待解
長期以來，火電、水電等作為電網(wǎng)主要支撐性電源，有力的保障了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。隨著“雙碳”目標(biāo)推進(jìn)，新能源占比不斷增加，而同步發(fā)電機(jī)電源比例不斷降低，電力系統(tǒng)面臨系統(tǒng)平衡機(jī)制由“確定性發(fā)電跟蹤不確定負(fù)荷”轉(zhuǎn)變?yōu)椤安淮_定發(fā)電與不確定負(fù)荷雙向匹配”、現(xiàn)有可控電源的深度調(diào)節(jié)能力難以抵消新能源出力的隨機(jī)波動性等問題，電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行將受到嚴(yán)峻考驗(yàn)。
“就目前而言，基于新能源的特性，電網(wǎng)是沒辦法無限接納新能源并網(wǎng)的?！眾鋸虮睒O星電力網(wǎng)介紹到，目前在實(shí)際工程中廣泛使用的變流器采用跟網(wǎng)型控制策略，其外部表現(xiàn)為電流源特性，無法承擔(dān)按需提供慣量保持供需平衡（頻率穩(wěn)定）和平穩(wěn)電網(wǎng)電壓，隨著新能源發(fā)電裝置的不斷增加，系統(tǒng)擾動對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的影響越來越明顯。
婁彥濤坦言，“最近幾年，隨著大規(guī)模新能源建設(shè)的推進(jìn)，暴露出了非常大的系統(tǒng)安全穩(wěn)定風(fēng)險問題，包括整個系統(tǒng)一次調(diào)頻能力不足、故障影響范圍擴(kuò)大等，對電網(wǎng)造成了很大沖擊。而新能源大基地大規(guī)模并網(wǎng)，一旦發(fā)生事故對電網(wǎng)的影響更是不可估量的?！?
西安西電電力電子有限公司副總經(jīng)理白世軍進(jìn)一步表示，當(dāng)前存在有新能源打捆水電、火電并網(wǎng)送電其實(shí)也是從保障電網(wǎng)穩(wěn)定考慮，一定程度上限制了大規(guī)模新能源規(guī)模外送的需要，為了應(yīng)對新能源發(fā)電高比例并網(wǎng)導(dǎo)致傳統(tǒng)電網(wǎng)慣性減弱的問題，新能源裝備的創(chuàng)新發(fā)展以及構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)越來越被行業(yè)所關(guān)注。
助力新型電力系統(tǒng)建設(shè)
構(gòu)網(wǎng)型電力電子打開“新思路”
2022年8月29日，工業(yè)和信息化部、財政部、商務(wù)部、國務(wù)院國有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會、國家市場監(jiān)督管理總局聯(lián)合發(fā)布的《加快電力裝備綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展行動計劃》（下稱《行動計劃》）提出，通過5-8年時間，電力裝備供給結(jié)構(gòu)顯著改善，保障電網(wǎng)輸配效率明顯提升，基本滿足適應(yīng)非化石能源高比例、大規(guī)模接入的新型電力系統(tǒng)建設(shè)需要。
值得注意的是，該份文件明確提出了，推進(jìn)風(fēng)光儲一體化裝備發(fā)展，推動構(gòu)網(wǎng)型新能源發(fā)電裝備研究開發(fā)，這對我國電力裝備整體的改善和提高起到了重要的戰(zhàn)略意義。
據(jù)了解，構(gòu)網(wǎng)型變流器是通過在變流器控制環(huán)節(jié)中模擬同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行機(jī)制，讓新能源發(fā)電機(jī)組變得像同步機(jī)一樣對電網(wǎng)有足夠的支撐能力?！霸陲L(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電側(cè)，打造構(gòu)網(wǎng)型并網(wǎng)技術(shù)，能夠幫助提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性?！蔽靼参麟婋娏﹄娮佑邢薰緢?zhí)行董事婁彥濤表示，構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)的實(shí)現(xiàn)將極大程度的降低當(dāng)前大規(guī)模新能源并網(wǎng)的電網(wǎng)風(fēng)險，目前這一技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外的新能源變流器、儲能系統(tǒng)中開展了部分研究示范，其技術(shù)應(yīng)用前景被寄予厚望。
今年年初的一份數(shù)據(jù)顯示，西北電網(wǎng)2022年預(yù)計新能源投產(chǎn)超四千萬千瓦（包括沙漠、戈壁、荒漠大型風(fēng)光基地項(xiàng)目），總裝機(jī)將超過1.8億千瓦，同時，電化學(xué)儲能投產(chǎn)將突破三百萬千瓦，西北電網(wǎng)將迎來史上新能源投產(chǎn)規(guī)模最大的一年。
對于此，西北電網(wǎng)也在相關(guān)計劃中表示要持續(xù)做好涉網(wǎng)性能提升。按照新版導(dǎo)則、新版風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定等要求，嚴(yán)把并網(wǎng)技術(shù)關(guān)，加快新能源抗擾、主動支撐、感知能力改造，推動其從“并網(wǎng)”向“組網(wǎng)”轉(zhuǎn)變；同時積極試點(diǎn)支撐新型電力系統(tǒng)的構(gòu)網(wǎng)型新能源和儲能涉網(wǎng)技術(shù)，盡可能避免“先投產(chǎn)、再改造”的發(fā)展老路。
據(jù)西安西電電力電子有限公司執(zhí)行董事婁彥濤透露，“構(gòu)網(wǎng)型”電力電子變流器推廣應(yīng)用是電網(wǎng)企業(yè)、新能源設(shè)備制造商、新能源業(yè)主等多方博弈發(fā)展的過程。未來，市場剛性需求會比較強(qiáng)烈，目前主流設(shè)備廠商都在布局相關(guān)產(chǎn)業(yè)。西安西電電力電子有限公司也在做相關(guān)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)布局。
乘勢而起
開創(chuàng)零碳柔性配電新生態(tài)
我國的柔性直流配電系統(tǒng)建設(shè)才剛剛起步，為何要建設(shè)柔性直流配電系統(tǒng)呢?
“在電源側(cè)，新能源的大規(guī)模接入給電力系統(tǒng)穩(wěn)定和能源安全帶來了新挑戰(zhàn)。在負(fù)荷側(cè)，隨著分布式電源及儲能裝置、電動汽車、充電樁、數(shù)據(jù)中心、直流家電等直流設(shè)備的大規(guī)模接入，傳統(tǒng)交流配電系統(tǒng)也同樣正面臨著電源類型多樣化、負(fù)荷需求多元化等一系列復(fù)雜問題，電力系統(tǒng)“源-網(wǎng)-荷-儲”各部分電力電子化程度不斷加深，柔性配電會使得電力調(diào)度變的更靈活，柔性配電技術(shù)將會成為新型配電網(wǎng)生態(tài)的一個重要支撐?！蔽靼参麟婋娏﹄娮佑邢薰緢?zhí)行董事婁彥濤如是說。
據(jù)了解，與交流配電相比，柔性直流配電在新能源接納方面靈活性更強(qiáng)，可以有效地控制電能傳輸，隔離電網(wǎng)故障，優(yōu)化電網(wǎng)潮流分布、增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性、提升電網(wǎng)的智能化和可控性。
2018年8月全國首個智能柔性直流配電網(wǎng)示范工程——杭州江東新城智能柔性直流配電網(wǎng)工程在浙江杭州江東新城順利通過試運(yùn)行考驗(yàn)，經(jīng)功能升級后正式投入運(yùn)行。該工程可采用直流供電模式，工程額定電壓±10千伏，總換流容量3萬千瓦。在不影響電網(wǎng)電能質(zhì)量的情況下，可為10千米外用戶提供供電服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)從傳統(tǒng)放射型向多端互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變，可在百毫秒內(nèi)快速隔離系統(tǒng)故障并恢復(fù)正常運(yùn)行，極大優(yōu)化了杭州電網(wǎng)的供電能力。
近年來，類似的柔性配電試點(diǎn)已經(jīng)在我國多個地區(qū)有相關(guān)案例落地實(shí)施。
國家能源局局長章建華2021年在接受媒體采訪時曾提出，要加快新型電力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)應(yīng)用。加快柔性直流輸配電、新能源主動支撐、大規(guī)模儲能電站、新型電力系統(tǒng)仿真和調(diào)度運(yùn)行等技術(shù)的研發(fā)、示范和推廣應(yīng)用，形成與我國能源低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展相適應(yīng)的新型電力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)體系。
據(jù)悉，我國直流配電技術(shù)的研究尚在起步階段，但發(fā)展迅速，在電壓等級方面已經(jīng)建立了相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，明確了電壓等級的范圍、電壓等級的劃分等問題，國家層面也將直流配電列入了重點(diǎn)科研計劃中。
電力行業(yè)的電力電子化趨勢已經(jīng)非常明顯了！西安西電電力電子有限公司執(zhí)行董事婁彥濤認(rèn)為以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，給電力電子技術(shù)帶來了巨大的發(fā)展空間?！艾F(xiàn)有的傳統(tǒng)并網(wǎng)方式還存在損耗高，占地大等一些問題，西安西電電力電子有限公司提出基于全國產(chǎn)化IGCT-Plus器件為核心的新型構(gòu)網(wǎng)型高壓級聯(lián)電力電子裝備，通過電力電子級聯(lián)的方式，具有電壓支撐和主動慣量支持特性，維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。同時與跟網(wǎng)型設(shè)備相比在占地面積、建設(shè)周期和設(shè)備運(yùn)維等方面都有較大的優(yōu)勢，是未來電力電子裝備發(fā)展的重大趨勢，具有廣闊發(fā)展與應(yīng)用前景。”
勇立改革創(chuàng)新潮頭
支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)
為更好的推動我國電力電子事業(yè)的蓬勃發(fā)展，助力以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)，為中國電力事業(yè)提供自主可控的電力產(chǎn)品，西安西電電力電子有限公司于2022年9月17日在西安揭牌成立。公司以“深耕電力電子技術(shù)新領(lǐng)域，開創(chuàng)零碳柔性配電新生態(tài)”為使命，核心業(yè)務(wù)覆蓋多場景電力電子變流器、交直流混合配網(wǎng)解決方案、先進(jìn)儲能并網(wǎng)解決方案、電能質(zhì)量監(jiān)測與治理解決方案以及第三代半導(dǎo)體功率器件封測技術(shù)研發(fā)。
據(jù)悉，公司將打造以智能化電力電子設(shè)備為主體的全面電能質(zhì)量治理體系；打造以能量路由器為核心的綠色、低碳多端互聯(lián)柔性微電網(wǎng)等解決方案；著力打造以高壓級聯(lián)直掛變流為核心的儲能系統(tǒng)解決方案；積極探索突破以碳化硅為主的第三代半導(dǎo)體功率模塊研發(fā)，垂直化延伸電力電子產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展等，以加強(qiáng)電力電子基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，超前布局前沿技術(shù)和顛覆性技術(shù)，加強(qiáng)原創(chuàng)技術(shù)供給，充分發(fā)揮大國重器“頂梁柱”的作用，夯實(shí)央企責(zé)任。
西安西電電力電子有限公司執(zhí)行董事婁彥濤表示，中國西電在電力電子行業(yè)有著深厚的積淀，從設(shè)計制造到產(chǎn)業(yè)鏈布局都有著先發(fā)優(yōu)勢。西安西電電力電子有限公司的成立將繼續(xù)承擔(dān)起央企責(zé)任與使命，致力于融合智能化技術(shù)和先進(jìn)電力電子技術(shù)。除關(guān)注解決大規(guī)模新能源并網(wǎng)消納問題外，公司還將全力打造新型柔性配電網(wǎng)尖刀產(chǎn)品和解決方案，如百兆瓦的級聯(lián)式直掛儲能、構(gòu)網(wǎng)型電力電子變流器等，為零碳柔性配電新生態(tài)貢獻(xiàn)西電智慧，為中國西電集團(tuán)實(shí)現(xiàn)成為世界一流智慧電氣系統(tǒng)解決方案服務(wù)商的目標(biāo)提供強(qiáng)力支撐。
面對新形勢新目標(biāo)，未來，西電電力電子有限公司將承載著央企的使命與責(zé)任，在新型電力系統(tǒng)的道路上不斷開拓創(chuàng)新，力爭在高比例新能源接入、電網(wǎng)大范圍優(yōu)化調(diào)配、能源電力低碳轉(zhuǎn)型等方面取得進(jìn)一步突破，建立完全自主可控的電力電子技術(shù)裝備體系，全力支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)，助力國家“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。
來源：北極星電力網(wǎng) 作者：kung
