新能源网源协调技术探讨

发表时间:2020/7/14   来源:《基层建设》2020年第8期   作者:马玮 李明
[导读] 摘要:介绍了新能源新能源电源接入地区级电网方式下开展网源协调技术研究的意义,以及国内外在此领域研究项目开展情况,并列举了目前该技术的研究成果。
        国网新疆电力有限公司电力科学研究院  新疆乌鲁木齐  830000
        摘要:介绍了新能源新能源电源接入地区级电网方式下开展网源协调技术研究的意义,以及国内外在此领域研究项目开展情况,并列举了目前该技术的研究成果。简要说明了新能源接入方式下,网源协调技术研究的难点、重点内容,分析了潮流故障统一计算方法研究、新能源电源输出随机特性和负荷静特性研究、算法实现与电网分析研究的相关内容。
        0 引言
        新能源电源的接入网源协调技术研究是国家电网公司规划中的一项重要内容。由于传统化石能源的日益紧缺,以风力发电、太阳能光伏发电、生物质能发电、燃料电池发电、垃圾发电、燃气及柴油发电等为代表的新能源发电技术得到了迅速的发展,新能源电源的接入对电网能源供给起到有益的补充,但是受到新能源机组特殊的发电工况影响地区级电网运行特性受到较大变化,这些新能源新能源的接入对电力系统会造成冲击破坏和不稳定性等一系列问题,给电网运行管控带来了新的挑战。因此,对新能源接入方式下网源协调技术研究正不断深入。
        1 应用网源协调技术的意义
        新能源新能源电源的接入对电网稳定性产生诸多不确定性影响。由于这些新能源新能源电源的接入与发电具有很大的随机性,不仅影响着电网中各支路潮流的流向,并且对电网的规划、电力系统的继电保护设备、配电网的电能质量、甚至对电力系统的安全稳定运行都会带来影响,同时还会引起电力系统中的非计划孤岛现象。在部分新能源机组综合运行工况下,某水电厂由于并网电接入方式调整引起电网同步震荡,经进一步分析发现在某种条件下会造成两个省域间电网发散型振荡。新能源新能源电源接入系统时影响的研究还停留在表面的定性研究层面,和脱离实际测试数据的空洞的简单的模型仿真上,这些研究与仿真结果脱离实际,鉴于以上一些因素考虑,使得一些地区的供电部门害怕这些新能源电源并网、甚至出现在高峰负荷情况下仍有部分新能源电场不能并网发电的现象。应用新能源接入下网源协调技术可以提升电网安全调控能力,确保电网安全可控,为我国新能源发展与电网接入,解决电网运行安全与可再生资源应用产生积极意义。
        2 网源协调技术研究领域
        网源协调技术属于电网控制应用及智能电网研究领域,在常规电源和新能源发电运行控制技术方面与电网结构,运行方式等协调发展,而做出的相关技术研究。新能源接入电网,对电网运行特性影响较大。例如风电场直接接入电网,风电穿透功率必将对电网的安全稳定性产生很大的影响;另外,风电资源特性以及风电场采用不同技术的风电机组也都会对风电并网稳定运行产生影响[l]。通过对多种新能源电源接入系统的接入点与地区级电网中的主要节点的实时数据进行综合分析与判断,实现动态监视多电源接入系统的运行参数,实时调整各电源间发电策略和电网运行指标,防范新能源接入系统后对电网、电源安全运行风险,化解可能造成危险因素,实现多电源调度控制与电网方式适应性调整的思想。
        3 新能源接入网源协调技术现状
        新能源多种新能源电源接入方式下新能源电源与电网协同控制是电网核心研究课题之一,新能源新能源电源与传统的火电厂、水电厂的电源的特性有很大的差异,实现这些新能源电源的柔性接入与控制是国家能源战略的重要组成部分,是缓解电力供应紧张,提高能源使用效率,调整能源利用结构,确保电网、电源运行安全的重要举措。目前运用现状是:
        3.1 国外情况
        早在2005年8月,美国批准了对负荷需求侧大力支持的法案,2006年北美电力可靠性委员会将新能源新能源电源作为一种预想事故下的备用服务,参与到系统调度与备用服务中,在解决系统的调峰、能源的备用方面起到了备用作用。此后,对新能源电源的接入也进行了一定的前期研究。目前美国新能源新能源电源所占的市场份额越来越大,新能源网源协调研究正在逐步加深。

法国2009年发布了将再生能源纳入智能电网的计划,并开始征集相关企业参与。德国制定了“E-Energy”计划,进行了风力发电和电动汽车实证实验,德国西门子、SAP及瑞士ABB等大企业均参与了这一计划。美、日等国已经开展了多项大规模电池储能接纳新能源的研究应用。日本在钠硫电池、液流电池及改进型铅酸电池的技术上已经属于世界领先水平,美国在锂离子电池制造及系统集成上领先。
        3.2 国内情况
        国内对新能源新能源电源的接入研究是随着国家智能电网的提出逐步展开的,主要的研究成果体现在定性地研究了新能源电源的微网接入对电网可能造成的影响,实现了对新能源电源接入点的状态监测及电气量的采集,而对于这些新能源新能源电源微电网的控制则实现了并网与离网孤岛运行控制。
        3.3 目前研究成果
        多种新能源电源接入地区级电网方式下网源协调技术研究目前已做了不少工作,其研究成果主要是定性的讨论,内容包括[2]-[3]:
        3.3.1 对电网调度优化有影响
        新能源机组项目接入地区电网后需接受电网调度部门的统一调度、指挥、和调节。根据新能源机组或多种能源联合协同并网特性机理,报新能源机组的出力情况,调度部门统一进行安全校核后下发相关指令。调度部门依据机组实时出力情况和电网结构及负荷特性尽可能多的吸收新能源机组发电电量,适时调整、修正相关指令,并对于新能源机组出力的偏离不设立相应的惩罚,实现接入电网电源的效率最优值。随着新能源机组接入电网总装机容量的不断增大,这种模式下对电网调度部门实施优化调度、节能调度,开展电网运行、计划检修和电网精益化管理带来新的挑战。
        3.3.2 对稳定性有影响
        对于常规的电力系统电压稳定性而言,电压失稳或电压崩溃的现象都是从受端系统的负荷点开始的,由于符合需求超出电力网络传输功率的极限,系统已经不能维持负荷的功率与负荷所吸收的功率之间的平衡,系统丧失了平衡点,引起电压失稳现象的发生。而对于以风电为主的新能源电源,在风电处于高出力运行状态时,本来是受端负荷的系统转化称为送端系统,其电压稳定性降低的问题仍然出现,由于风电的无功特性引起:风电的无功可看做是一个正的无功负荷,由于电压稳定性与无功功率的强弱有相关性,因此风电场引起的电压稳定性降低或电压崩溃现象在本质上与常规电力系统电压失稳的机理是一致的。新能源电源的接入会影响原来的调压方案,使原有的调压方案不一定能满足要求。
        4结束语
        新能源电源接入与网源协调技术研究是近年来新兴的研究领域之一,新能源接入地区级电网后遇到的一系列问题说明,新能源对地区级小电网影响程度加深,电网运行控制机理更加复杂。此项研究是一项艰巨的系统工程,相信在国内、外专家学者的不断努力下,一定能掌握新能源接入地区级电网方式下,制约网源协调的关键技术,最终建立多种新能源电源输出随机特性和负荷静特性的数学模型实现多电源仿真控制模型;找出新能源输出随机特性和负荷静特性的电网潮流故障算法,完成多种新能源新能源电源对馈线功率、网损、节点电压、故障电流和保护装置等的影响分析,找出核心制约因素和解决办法,为电网、电源安全运行、网源协调发展打下坚实基础。
        参考文献:
        [1]胡学浩.新能源发电(电源)技术及其并网问题[J].电工技术杂志,2004,2(10):1-5;
        [2]李超,钱虹,叶建华.新能源电源及其并网技术[J].上海电力学院学报,2008,24(3):277-281;
        [3]白明,许敏,崔新雨,等.基于可再生能源的新能源发电技术的应用及前景[J].研究探讨,2008,2(1):20-22;
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