新能源并網(wǎng)和消納給電網(wǎng)帶來挑戰(zhàn)
《亮報(bào)》：近年來，我國風(fēng)能、太陽能等新能源發(fā)展具有哪些特征？目前，我國新能源的分布和利用情況如何？
盛萬興：風(fēng)能和太陽能都是難以儲(chǔ)存、難以控制的自然資源，從并網(wǎng)發(fā)電來看，這類發(fā)電機(jī)組的電力輸出具有間歇性強(qiáng)、波動(dòng)性大、可控性差、調(diào)節(jié)能力弱、電能輸出與用電需求時(shí)間特性難匹配等特點(diǎn)。
我國太陽能和風(fēng)能資源非常豐富。太陽能較豐富的區(qū)域占國土面積的三分之二以上，每年地表吸收的太陽能大約相當(dāng)于1.7萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能量；風(fēng)能資源量約為32億千瓦，初步估算可開發(fā)利用的風(fēng)能資源約10億千瓦。
從利用情況來看，我國一直重視可再生能源的開發(fā)利用。風(fēng)電采取大規(guī)模集中式接入與分散式接入相結(jié)合的方式發(fā)展，今年6月，我國并網(wǎng)風(fēng)電達(dá)到5258萬千瓦，超過美國躍居世界第一。國家電網(wǎng)調(diào)度范圍達(dá)到5026萬千瓦，成為全球接入風(fēng)電規(guī)模最大、發(fā)展最快的電網(wǎng)。太陽能發(fā)電方面，在甘肅敦煌、內(nèi)蒙古鄂爾多斯等地已建和正在建設(shè)大型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)示范工程，為開展大型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用做準(zhǔn)備。2009年，我國政府相繼出臺(tái)了“太陽能屋頂計(jì)劃”“金太陽工程”，大力推動(dòng)分布式光伏發(fā)電的發(fā)展。預(yù)計(jì)到2020年，我國太陽能發(fā)電裝機(jī)將達(dá)到5000萬千瓦。
《亮報(bào)》：新能源并網(wǎng)和消納給電網(wǎng)帶來哪些挑戰(zhàn)？并網(wǎng)和消納的困難主要有哪些？
盛萬興：對(duì)于接入輸電網(wǎng)的大型風(fēng)電場(chǎng)和光伏發(fā)電而言，并網(wǎng)和消納的主要問題包括：1.輸送能力問題。我國可再生能源豐富地區(qū)遠(yuǎn)離經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，分布極不均勻，大容量風(fēng)電送出和常規(guī)交流電輸送容量之間矛盾較為突出。2.調(diào)頻調(diào)峰問題。風(fēng)電、光伏發(fā)電具有間歇性、波動(dòng)性、隨機(jī)性的特點(diǎn)，不可能與用電負(fù)荷同步變化，要求電力系統(tǒng)必須具有滿足適應(yīng)風(fēng)電隨機(jī)性的調(diào)峰能力。3.系統(tǒng)穩(wěn)定問題。由于風(fēng)電、光伏發(fā)電的隨機(jī)性特點(diǎn)，交流聯(lián)網(wǎng)的整個(gè)電網(wǎng)的電壓和頻率之間相互影響，風(fēng)電出力大幅度變化必然引起整個(gè)系統(tǒng)的電壓、頻率波動(dòng)，電力系統(tǒng)存在頻率和電壓穩(wěn)定問題。4.低電壓穿越問題。低電壓穿越能力差的風(fēng)電機(jī)組在系統(tǒng)故障電壓跌落時(shí)將脫網(wǎng)，大規(guī)模脫網(wǎng)將進(jìn)一步導(dǎo)致無功缺損電壓下降，為系統(tǒng)恢復(fù)帶來更大困難。
對(duì)于接入配電網(wǎng)的分散式小型風(fēng)電和光伏發(fā)電而言，其大量接入將使配電網(wǎng)從無源網(wǎng)絡(luò)變?yōu)楸椴贾行⌒碗娫吹挠性淳W(wǎng)絡(luò)，給配電網(wǎng)的安全優(yōu)質(zhì)運(yùn)行帶來了新的挑戰(zhàn)。從技術(shù)的角度看，分布式新能源并網(wǎng)難主要原因在以下幾方面：1.保護(hù)問題。分布式新能源接入導(dǎo)致饋線潮流方向和大小的不確定，可能引起繼電保護(hù)的失效、誤動(dòng)或拒動(dòng)，配電網(wǎng)現(xiàn)有保護(hù)和分布式新能源如何協(xié)調(diào)目前尚待解決。2.孤島問題。當(dāng)系統(tǒng)故障或檢修時(shí)用戶端的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電系統(tǒng)未能及時(shí)檢測(cè)出停電狀態(tài)而將自身切離供電網(wǎng)路，形成電力孤島后將對(duì)線路維修人員產(chǎn)生危害，供電恢復(fù)時(shí)將產(chǎn)生不同步及非同期等問題。3.電能質(zhì)量問題。風(fēng)電和光伏電源出力波動(dòng)和啟停不確定會(huì)引起配電網(wǎng)電壓偏差、電壓波動(dòng)和閃變，而并網(wǎng)系統(tǒng)中的電力電子轉(zhuǎn)換器增加了大量的非線性負(fù)載，將會(huì)引起電網(wǎng)電流、電壓波形發(fā)生畸變，帶來諧波污染。風(fēng)電、光伏并網(wǎng)的電能質(zhì)量亟待改善，也是目前分布式新能源并網(wǎng)的技術(shù)瓶頸之一。
智能電網(wǎng)有效解決新能源接入問題
《亮報(bào)》：堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)具有哪些特征？這將如何幫助新能源接入？
盛萬興：信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的基本特征。信息化是指以通信信息平臺(tái)為支撐，信息流與電力流、業(yè)務(wù)流高度融合，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)信息的高度集成、共享與利用。自動(dòng)化是指依靠先進(jìn)的自動(dòng)控制策略，全面提高電網(wǎng)生產(chǎn)、運(yùn)行、調(diào)度、管理的自動(dòng)化水平?；?dòng)化是電網(wǎng)與電源、用電設(shè)施和電力用戶之間實(shí)現(xiàn)信息雙向溝通，能夠自適應(yīng)交互調(diào)整，達(dá)到系統(tǒng)運(yùn)行的最佳狀態(tài)。
在電源接入環(huán)節(jié)，接納新能源的重點(diǎn)技術(shù)主要包括新能源發(fā)電環(huán)境下的廠網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行技術(shù)，風(fēng)電和光伏發(fā)電的分析仿真、功率預(yù)測(cè)和并網(wǎng)運(yùn)行控制等先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)，大容量儲(chǔ)能設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用，以及大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電關(guān)鍵設(shè)備的研制，以實(shí)現(xiàn)滿足我國大范圍電能安全優(yōu)化調(diào)配需求的新能源接入。
在輸電環(huán)節(jié)，集成應(yīng)用新材料、新工藝，采用柔性交流輸電技術(shù)，提高線路輸送能力和潮流控制的靈活性，為新能源接入提供靈活調(diào)度和可控的手段；在大電網(wǎng)廣域量測(cè)基礎(chǔ)上，構(gòu)建與新能源大規(guī)模接入相適應(yīng)的調(diào)度支撐平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)化、運(yùn)行監(jiān)視全景化、安全評(píng)估動(dòng)態(tài)化、調(diào)度決策精細(xì)化、廠網(wǎng)協(xié)調(diào)最優(yōu)化，支持新能源的大規(guī)模集中接入。
在配用電環(huán)節(jié)，發(fā)展微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及分布式發(fā)電/儲(chǔ)能的協(xié)調(diào)控制技術(shù)，構(gòu)建適應(yīng)多種能源大量并網(wǎng)和分布式管理的智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；構(gòu)建配電網(wǎng)調(diào)控一體化智能技術(shù)支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)中大量分布式電源的靈活調(diào)控與優(yōu)化運(yùn)行，提高大量分布式新能源接入環(huán)境下配電網(wǎng)的可靠性水平與電能質(zhì)量；通過高效互動(dòng)的需求側(cè)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)與用戶分布式發(fā)電之間實(shí)時(shí)交互響應(yīng)，指導(dǎo)用戶側(cè)分布式電源的科學(xué)發(fā)電，提高分布式新能源的利用效率；建設(shè)電動(dòng)汽車智能充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，充分發(fā)揮電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能作用，為配電網(wǎng)接納分布式新能源提供支撐。
《亮報(bào)》：我國在智能電網(wǎng)幫助新能源接入方面有成功案例可以借鑒嗎？
盛萬興：天津中新生態(tài)城智能電網(wǎng)綜合示范工程是目前我國功能最齊全的智能電網(wǎng)示范工程，涉及發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度6大環(huán)節(jié)。生態(tài)城內(nèi)有風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和生物質(zhì)發(fā)電等可再生能源構(gòu)成多樣化分布式電源。
蒙東分布式發(fā)電、儲(chǔ)能及微電網(wǎng)接入控制試驗(yàn)項(xiàng)目是目前國內(nèi)利用分布式新能源解決無電地區(qū)供電問題的典型工程。目前，該項(xiàng)目已驗(yàn)收投運(yùn)，實(shí)現(xiàn)了分布式電源/微電網(wǎng)與配電網(wǎng)的友好互動(dòng)，具有系統(tǒng)整體并/離網(wǎng)運(yùn)行、分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行、微電網(wǎng)并/離網(wǎng)運(yùn)行多種運(yùn)行模式，并滿足并/離網(wǎng)平滑切換，實(shí)現(xiàn)了分布式電源/微電網(wǎng)與配電網(wǎng)的友好互動(dòng)。
