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适应高比例新能源电力系统,电源电网都要改变
发表时间:2020-12-01   |  来源于:中国能源报  |  作者:  |  点击数:334 
      未来,新能源要更多地去适应电力系统,还是电力系统升级改造更多地适应新能源?能源转型不能延续惯性思维,不管是电力系统还是新能源,两边都要变。

      “随着技术发展和成本降低,新能源必将迎来持续高速发展时期,将会从局部地区开始逐步形成一个新能源电力、电量高占比的电力系统。”近日,在2020全球能源互联网(亚洲)大会技术论坛上,中国工程院院士郭剑波结合我国新能源高速发展大背景,针对高比例新能源系统与能源互联网、高比例新能源系统带来的高效消纳、安全运行和机制体制等巨大挑战,提出值得关注的关键技术及应对措施。

      新能源消纳与电力系统安全矛盾突出

      “预计 2050年中国风电、太阳能发电装机容量占比将达68%,发电量占比将达48%,形成高比例新能源电力系统。从目前发展情况和预期来看,新能源实际发展速度可能会高于预期。” 郭剑波认为,由于系统电力和电量总量充盈与时空不平衡矛盾突出,新能源消纳与系统安全矛盾突出,必将给市场机制设计、规划设计、生产管理、运行控制带来巨大挑战。

      郭剑波表示,消纳挑战主要分为日功率波动、出力度、尖峰电量消纳、功率预测难度等几方面:根据目前预测,随着新能源装机的增大,2050年中国新能源日内最大功率波动将超过10亿千瓦,与当年常规电源总装机容量相当,仅靠常规电源调节难以应对新能源日内功率波动。


      另据业内专家介绍,新能源大规模接入还会导致频率越限风险增加、系统电压稳定问题突出、高占比地区暂态过电压严重、功角稳定特性复杂、“预案”式安控策略配置困难、宽频震荡现象相继出现、调控运行复杂等挑战。

      新能源发电计划和供电安全面临挑战

      随着新能源发电占比的增加,系统设备数量将急剧增加,不确定性也随之增大,系统特性和有无功平衡机制都会发生一些变化。郭剑波认为,高比例新能源电力系统除了消纳挑战外,更重要的是会带来安全上的挑战。

      在新能源供电带来的安全问题方面,郭剑波表示,新能源发电参与一次调频,可降低稳态频率偏差和暂态最大频率偏差,但因未改善系统惯量,频率变化率未能改善,低惯量系统越限风险仍然存在。通过采用虚拟惯量控制可使新能源提供一定惯量支撑,但由于一次能源输入的可控性差,可能导致频率二次跌落等次生事故。

      我国地形复杂,气候类型多样,随机波动性强,高精度功率预测更难。未来,随着新能源装机规模的扩大,预测绝对误差将进一步扩大,这将大大增加发电计划制定的难度。

      郭剑波指出,应加强以新能源为主力电源的电力系统的构建技术条件和市场机制的研究,并对新能源设备、运行及控制提出新技术要求。此外,要通过拓展电力利用、多能互补和能源综合利用,利用先进的气象预报、传感、通信、人工智能等技术,协调源—网—荷—储等资源,应对高占比新能源给系统带来的巨大功率波动和技术挑战。

      能源转型不能延续惯性思维

      未来,新能源要更多地去适应电力系统,还是电力系统升级改造更多地适应新能源?郭剑波对此表示,能源转型不能延续惯性思维,不管是电力系统还是新能源,两边都要变。

      “成为主力电源就应该担当主力的责任和义务。”郭剑波认为,新能源本身是电流型的电源,不是电压型的电源,所以对电力系统控制确实带来了很多问题。新能源的接入不是简单的替换和简单的加减法的平衡,对于电力系统来说存在着“三个控制”问题,电压控制、频率控制、功角控制,这些特征是其他技术不具备的。

      技术论坛上,多位业内专家表示,可以通过拓展电力利用、多能互补和能源综合利用,利用先进的天气预报、气象预报、传感信息、人工智能技术,协调网—源—荷—储等资源,应对高比例新能源巨大功率波动带来的技术挑战,这要求调动电源的力量和负荷的力量,同时还要提升电网的能力,利用新技术,

      “比如,储能和电动汽车将在高比例新能源电力系统电力电量平衡中起到重要的灵活调节作用,支撑供需双侧动态匹配,促进新能源有效利用。”郭剑波说。

      此外,针对我国灵活性调节电源的占比较低这一现状,郭剑波表示,技术不是造成占比低的主要原因,现在有很多技术类别都能实现,关键要在政策和市场机制上做文章。
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