中国工程院院士 郭剑波
我国已成为风电和光伏发电发展最快的国家。截至2019年年底,全国风电装机2.09亿千瓦,光伏发电装机2.04亿千瓦,新能源占电源总装机的比重超过20%。预计到2050年,全国超过一半的装机将是新能源装机,发电量5.8万亿千瓦时,占比超过40%。
新能源具有波动性和随机性、低能量密度和低利用小时数等特性,新能源机组存在低抗扰性和弱支撑性的特点。随着并网规模的扩大,新能源电力的高效消纳和系统安全运行已成为亟待解决的世界性难题。
新能源装机大规模并网对电网安全稳定主要有以下几方面影响。一是新能源装机大规模接入导致系统惯量降低,有功调节能力下降。二是受制于新能源发电挤占常规机组开机空间,系统短路容量下降,无功备用降低,局部电压稳定问题凸显。三是新能源装机接入使得送受端之间随机性和不确定性增加,功角稳定特性复杂,对安控措施提出更高要求。
国网西北分部在国内率先推进新能源场站的快速频率响应工作,完成了电网频率扰动下新能源快速频率响应系统性试验,并具备了新能源场站快频功能入网检测能力,投入快频功能的新能源场站规模截至今年4月已累计突破1000万千瓦;持续推进直流近区风电场1.3倍耐高压能力改造及认证,有效提高了直流高功率运行方式下近区新能源的利用效率;持续加强系统保护建设,加快二次防御体系整体升级,在保障新疆西北联网通道安全稳定的前提下,拓宽了东西电网潮流交换能力,提升了电网运营质效。
为实现我国“50%”的能源转型目标,未来新能源装机规模会进一步扩大。对于高比例新能源电力系统,必须持续加强系统特性及对新能源调节能力的研究,由重点研究并网控制向新能源组网研究转变,加强新能源机组参与系统调频调压研究,增强其对电网的支撑能力,推动新能源长效健康发展。