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為滿足高(gao)占比新能源電(dian)網要求，除依靠虛擬儲能等技術(shu)增加慣量外，還需(xu)通過技術(shu)創新拓展電(dian)力(li)系統(tong)允(yun)許的(de)頻率(lv)波(bo)動帶寬，降低(di)系統(tong)對慣量的(de)要求，完善(shan)頻率(lv)防(fang)控體系架構。

能源轉(zhuan)型是(shi)世(shi)界能源發(fa)展的大趨勢。近年來，全(quan)(quan)球(qiu)電(dian)(dian)源結構(gou)逐漸轉(zhuan)變(bian)，新(xin)能源的重(zhong)要性愈發(fa)體現(xian)，全(quan)(quan)球(qiu)風(feng)電(dian)(dian)、光伏發(fa)電(dian)(dian)在全(quan)(quan)球(qiu)電(dian)(dian)力(li)裝機(ji)中的比例持續(xu)上(shang)升。

我國能(neng)源體系也在加速變革，大(da)力發展(zhan)新能(neng)源順應(ying)了我國能(neng)源生產和消(xiao)費革命的發展(zhan)方向。截至2019年年底，國家電網有限公(gong)司經(jing)營區(qu)新能(neng)源發電裝機3.5億千(qian)瓦，占總裝機容量比(bi)例(li)超過兩(liang)成。預計到2050年，全國風電、光伏發電裝機容量占比(bi)將分別達到24%和31%。能(neng)源轉(zhuan)型大(da)背景下(xia)，源網協(xie)調體系方面有哪些探索？未(wei)來又應(ying)如何完善？

高占比新能源持續接入，源網協調面臨挑戰

高占比(bi)新能源(yuan)(yuan)電(dian)力系(xi)統呈現兩方面的主要(yao)特征變化——新能源(yuan)(yuan)發(fa)(fa)電(dian)具有間歇性和不確定性，新能源(yuan)(yuan)的隨(sui)機(ji)波(bo)動會(hui)導致接入點的電(dian)氣參數(shu)發(fa)(fa)生(sheng)變化，增加系(xi)統運行的控制難度；新能源(yuan)(yuan)并網控制特性與常(chang)規電(dian)源(yuan)(yuan)差異(yi)大，大量電(dian)力電(dian)子(zi)器件的持續接入使(shi)電(dian)網運行特征由“電(dian)磁耦合”向“電(dian)-電(dian)轉換”轉變。

高占(zhan)比新(xin)能(neng)源的持續接入(ru)給(gei)電網(wang)安全平穩運(yun)行(xing)帶(dai)來(lai)不穩定因素，源網(wang)協(xie)調(diao)面臨以下挑戰(zhan)：

高(gao)占比新能源電(dian)力(li)系統感知水(shui)平亟待提高(gao)。新能源機組動態(tai)過程復雜，機組的(de)關鍵(jian)運(yun)行信息(xi)難以實時(shi)上傳，各類(lei)型電(dian)源之間(jian)缺乏對全局可控(kong)資源運(yun)行狀態(tai)的(de)信息(xi)統籌，全網可控(kong)資源的(de)靈活控(kong)制(zhi)與(yu)精準評估較難實現。

高占比新(xin)能源(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)系統穩態調節水(shui)平(ping)需不斷(duan)提升。新(xin)能源(yuan)(yuan)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)受資源(yuan)(yuan)、環(huan)境影(ying)響，易出現(xian)隨機波(bo)動(dong)，預測(ce)難度大，對電(dian)(dian)(dian)(dian)網運行影(ying)響較大；新(xin)能源(yuan)(yuan)無功調節能力(li)未得到(dao)充分發(fa)揮，功率大幅(fu)變化易造成(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓波(bo)動(dong)；新(xin)能源(yuan)(yuan)出力(li)波(bo)動(dong)造成(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)網有功調節難度大。

新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)抗擾動能(neng)(neng)力(li)仍需提高。當(dang)電(dian)網(wang)發生(sheng)(sheng)擾動引起電(dian)壓(ya)、頻率越限(xian)時，接入(ru)電(dian)網(wang)末端的新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)機端電(dian)壓(ya)波動更(geng)劇烈(lie)，新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)耐(nai)壓(ya)、耐(nai)頻能(neng)(neng)力(li)不足，易發生(sheng)(sheng)連鎖脫網(wang)事故，影響電(dian)力(li)系統安全穩(wen)定運行。

新(xin)能源主動(dong)支撐(cheng)能力需進(jin)一步挖掘。新(xin)能源占比(bi)高的(de)電(dian)力系統中，常規電(dian)源開機空間(jian)減小，系統慣量(liang)下降，易發生大幅功率波動(dong)，導(dao)致系統出現頻率穩(wen)定問題；不同類型的(de)新(xin)能源暫態特性差異顯著，無法對電(dian)網實(shi)現有效支撐(cheng)，集(ji)中外送地區易發生電(dian)壓(ya)穩(wen)定問題。

高占(zhan)比新能源電(dian)(dian)力(li)系統寬頻(pin)帶振蕩(dang)問(wen)題需(xu)深入研究(jiu)預防。新能源、直流等多樣(yang)化電(dian)(dian)力(li)電(dian)(dian)子(zi)設備(bei)及(ji)復雜控制設備(bei)接入電(dian)(dian)力(li)系統，電(dian)(dian)網(wang)次/超(chao)同步振蕩(dang)的高維度、寬頻(pin)帶問(wen)題凸(tu)顯，振蕩(dang)機理復雜。

新版強(qiang)制性國家標(biao)準《電(dian)力系(xi)統(tong)(tong)安全(quan)穩定導則》對含高占(zhan)比(bi)新能源(yuan)電(dian)力系(xi)統(tong)(tong)的源(yuan)網協(xie)(xie)調(diao)提(ti)出了新的要(yao)求。當前，需(xu)要(yao)在《導則》的指導下(xia)(xia)，探索能源(yuan)轉型(xing)背景下(xia)(xia)構建源(yuan)網協(xie)(xie)調(diao)體系(xi)的方(fang)法。

創新技術與管理，提升新能源感知水平和管控能力

目前，西(xi)北(bei)電網(wang)新能(neng)源(yuan)裝機已(yi)突破1億千(qian)瓦，占總(zong)裝機的近四成。面對(dui)新能(neng)源(yuan)裝機占比不斷上升(sheng)的形勢，近年來，國家(jia)電網(wang)有限公(gong)司西(xi)北(bei)分部(bu)在提升(sheng)高(gao)占比新能(neng)源(yuan)電力(li)系統感(gan)知水平、調(diao)控(kong)能(neng)力(li)、新能(neng)源(yuan)抗(kang)擾動(dong)(dong)能(neng)力(li)、源(yuan)網(wang)互(hu)動(dong)(dong)支(zhi)撐能(neng)力(li)及應對(dui)寬頻帶穩定問題方(fang)面創新實踐，對(dui)構建能(neng)源(yuan)轉(zhuan)型下的源(yuan)網(wang)協調(diao)體(ti)系開(kai)展了有益探索。

在提(ti)升感知(zhi)水平(ping)方面，國(guo)網西北分部在新能源(yuan)(yuan)電站(zhan)加裝(zhuang)高精度(du)的(de)監測裝(zhuang)置，對新能源(yuan)(yuan)機組及場站(zhan)狀態實現(xian)(xian)全過程(cheng)感知(zhi)；將西北電網超過1億千瓦控(kong)制(zhi)(zhi)資(zi)源(yuan)(yuan)分層、分區接入直(zhi)(zhi)流(liu)群可控(kong)資(zi)源(yuan)(yuan)池，實現(xian)(xian)了(le)風、光(guang)、水、火、直(zhi)(zhi)流(liu)、柔性交流(liu)輸(shu)電系統（FACTS）等控(kong)制(zhi)(zhi)資(zi)源(yuan)(yuan)可控(kong)量及分布信息的(de)實時(shi)感知(zhi)、掌握，統籌(chou)協(xie)調(diao)地調(diao)用多種(zhong)控(kong)制(zhi)(zhi)資(zi)源(yuan)(yuan)，實現(xian)(xian)多類(lei)型控(kong)制(zhi)(zhi)資(zi)源(yuan)(yuan)池監視、預(yu)警及輔助決策。

為有效解決(jue)高(gao)(gao)占(zhan)比新能(neng)(neng)源(yuan)出(chu)力波動調節難(nan)度大的問題(ti)，國網(wang)西北分(fen)部通過新能(neng)(neng)源(yuan)發電(dian)168小時分(fen)項分(fen)級(ji)(ji)滾(gun)動預(yu)測(ce)，將(jiang)高(gao)(gao)占(zhan)比新能(neng)(neng)源(yuan)科學納(na)入(ru)電(dian)網(wang)備用管理，降低新能(neng)(neng)源(yuan)受阻(zu)率；針對全網(wang)無(wu)(wu)功資源(yuan)的協調控制問題(ti)，構(gou)建了“網(wang)-省-場(chang)”三級(ji)(ji)協同的自(zi)動電(dian)壓控制體系，充分(fen)挖掘(jue)新能(neng)(neng)源(yuan)參(can)與電(dian)網(wang)電(dian)壓調節的能(neng)(neng)力，實現(xian)(xian)了含風(feng)電(dian)機組、光(guang)伏逆變器、SVC/SVG等多(duo)種無(wu)(wu)功資源(yuan)設備時序(xu)協調控制，將(jiang)主網(wang)電(dian)壓考核(he)合格率提(ti)高(gao)(gao)至(zhi)100%；通過日(ri)內滾(gun)動計劃調整(zheng)、實時計劃偏差校正的多(duo)時間(jian)尺度、多(duo)電(dian)源(yuan)協調優化(hua)，實現(xian)(xian)多(duo)個斷(duan)面的級(ji)(ji)聯優化(hua)控制，提(ti)高(gao)(gao)關鍵斷(duan)面清潔能(neng)(neng)源(yuan)送出(chu)效益。

國網西(xi)北(bei)分部(bu)在(zai)提(ti)升(sheng)新能(neng)(neng)(neng)源抗(kang)擾動能(neng)(neng)(neng)力(li)上(shang)發(fa)力(li)，提(ti)高(gao)和(he)優化新能(neng)(neng)(neng)源一、二(er)次(ci)設備(bei)(bei)耐壓/耐頻能(neng)(neng)(neng)力(li)，拓展設備(bei)(bei)運行的“電(dian)(dian)壓/頻率帶寬(kuan)”。目(mu)前，西(xi)北(bei)電(dian)(dian)網已組織完(wan)成了3293萬千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)的風電(dian)(dian)機組耐高(gao)壓能(neng)(neng)(neng)力(li)改(gai)造(zao)，改(gai)造(zao)數量和(he)規模均處領先位置，提(ti)升(sheng)祁韶(shao)直流輸送能(neng)(neng)(neng)力(li)50萬千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)及近區(qu)風電(dian)(dian)送出能(neng)(neng)(neng)力(li)超300萬千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)。

在挖掘(jue)新(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)網(wang)互動能(neng)(neng)(neng)(neng)力(li)(li)上，國網(wang)西北(bei)分(fen)部建(jian)立高占比(bi)新(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)電(dian)(dian)力(li)(li)系統的(de)轉動慣量監測與分(fen)析評價手段，建(jian)立頻(pin)率穩(wen)(wen)定水平量化分(fen)析模型，求取(qu)電(dian)(dian)網(wang)最(zui)小需求轉動慣量，掌握新(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)極限發電(dian)(dian)承載(zai)能(neng)(neng)(neng)(neng)力(li)(li)；提(ti)升新(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)快速頻(pin)率響應能(neng)(neng)(neng)(neng)力(li)(li)，有效補(bu)強西北(bei)電(dian)(dian)網(wang)一次(ci)調頻(pin)資源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)儲備(bei)，利用新(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)與常規電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)在時間、頻(pin)率維度的(de)匹配，完(wan)善西北(bei)電(dian)(dian)網(wang)的(de)調頻(pin)體系；針對(dui)不同地區電(dian)(dian)網(wang)的(de)穩(wen)(wen)定特性差異，提(ti)取(qu)關鍵控(kong)制環節和參數，優化新(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)故障穿越控(kong)制參數，通過閉環流程提(ti)升新(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)大(da)規模接入電(dian)(dian)網(wang)的(de)穩(wen)(wen)定水平。

為(wei)應(ying)對寬頻帶(dai)穩定(ding)問題，國網西北分部在(zai)新能(neng)源(yuan)場站側(ce)加裝次/超(chao)同步振(zhen)蕩(dang)監測系(xi)統(tong)，有效(xiao)監測新能(neng)源(yuan)和(he)火電機組(zu)扭(niu)振(zhen)等信息，分析查找振(zhen)蕩(dang)源(yuan)，利用振(zhen)蕩(dang)源(yuan)快速切除的方(fang)法阻斷(duan)連鎖(suo)故障傳導，防止振(zhen)蕩(dang)危害進一步擴大(da)。

完善新形勢下源網協調體系，支撐能源轉型發展

隨著(zhu)后續(xu)(xu)新(xin)能源的(de)持(chi)續(xu)(xu)發(fa)展(zhan)(zhan)，更(geng)多(duo)電力(li)電子設(she)備接入電網(wang)，電網(wang)形態將(jiang)發(fa)生(sheng)深刻變化，電力(li)系統的(de)演變逐漸突破現有的(de)理(li)論、運行控(kong)制框架。這需要不斷完(wan)善新(xin)形勢下的(de)源網(wang)協(xie)調體系，支撐(cheng)能源轉型和電網(wang)發(fa)展(zhan)(zhan)。

電(dian)(dian)(dian)力(li)電(dian)(dian)(dian)子化設備(bei)占比將不斷增大(da)，對(dui)于含(han)有海量(liang)新能源的(de)高(gao)階、強(qiang)非(fei)線性(xing)系統，傳統量(liang)化穩(wen)定分析方法(fa)已不再適(shi)用，需要進一步深化研究電(dian)(dian)(dian)力(li)電(dian)(dian)(dian)子化電(dian)(dian)(dian)力(li)系統的(de)穩(wen)定性(xing)基礎理(li)論(lun)和(he)分析方法(fa)，為運行(xing)控制提供可(ke)靠的(de)理(li)論(lun)支(zhi)撐。

未來新能(neng)源發電占比(bi)(bi)仍將上升，轉(zhuan)動慣(guan)量(liang)持續(xu)降(jiang)(jiang)低(di)，抗頻率擾動能(neng)力逐步(bu)下降(jiang)(jiang)。為滿足高(gao)占比(bi)(bi)新能(neng)源電網(wang)要求，除依靠虛擬儲(chu)能(neng)等(deng)技(ji)術增加慣(guan)量(liang)外，還需通過技(ji)術創(chuang)新拓展電力系(xi)統允許的頻率波動帶寬，降(jiang)(jiang)低(di)系(xi)統對(dui)慣(guan)量(liang)的要求，完善頻率防控體系(xi)架(jia)構。

隨著能源互聯(lian)網的(de)發展，用電(dian)(dian)智能化和各類需(xu)求響(xiang)應(ying)措施大力推廣，電(dian)(dian)力負(fu)荷(he)(he)資(zi)源種類更(geng)(geng)趨多(duo)樣，靈活可調節能力也在增強。傳統(tong)發電(dian)(dian)跟蹤負(fu)荷(he)(he)的(de)源荷(he)(he)平(ping)衡體系已難(nan)以滿(man)足(zu)要求，必須引導負(fu)荷(he)(he)側更(geng)(geng)好地發揮調節作用，建立負(fu)荷(he)(he)跟蹤新能源變(bian)化趨勢(shi)的(de)源荷(he)(he)互動平(ping)衡體系，在負(fu)荷(he)(he)側釋放(fang)調節空間，促進新能源的(de)發展。

針對大規模新能源裝機接(jie)入造成主網(wang)(wang)(wang)電(dian)(dian)壓(ya)支撐(cheng)“空心化(hua)”趨勢，應考慮不同(tong)時間尺(chi)度(du)的電(dian)(dian)壓(ya)特(te)性(xing)需求(qiu)，重構(gou)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)控制(zhi)(zhi)結構(gou)，優化(hua)無(wu)功配(pei)置(zhi)資源，完(wan)善傳統(tong)的分(fen)層分(fen)區電(dian)(dian)壓(ya)控制(zhi)(zhi)體系：大容量(liang)同(tong)步電(dian)(dian)源接(jie)入最(zui)高(gao)一級電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)，支撐(cheng)特(te)高(gao)壓(ya)直流運行和(he)(he)新能源外送；次一級電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)合理配(pei)置(zhi)動(dong)態無(wu)功補償和(he)(he)調相(xiang)機，維持本級電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)無(wu)功平衡(heng)，減(jian)少與其(qi)他(ta)各級電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)的無(wu)功交(jiao)互；在低電(dian)(dian)壓(ya)等級電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)充分(fen)挖掘和(he)(he)發揮新能源的無(wu)功電(dian)(dian)壓(ya)控制(zhi)(zhi)潛力，合理配(pei)置(zhi)分(fen)布式調相(xiang)機，支撐(cheng)末端(duan)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)電(dian)(dian)壓(ya)。

與傳統同步機相比(bi)，新(xin)能源機組(zu)具有短路電流受限(xian)、等值阻抗不穩(wen)定、頻率偏移等特(te)性(xing)，現有繼(ji)電保護原理存在適應性(xing)問題。后續應積(ji)極研究適應新(xin)能源裝機高(gao)占比(bi)接入的繼(ji)電保護新(xin)原理及新(xin)技術。

未來(lai)，電(dian)(dian)力(li)(li)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)逐(zhu)步向(xiang)全(quan)電(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)子(zi)(zi)化方向(xiang)發展，對(dui)送(song)端(duan)電(dian)(dian)力(li)(li)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)而言，同步支撐能力(li)(li)不(bu)足的(de)問題將更加(jia)嚴峻。為維持電(dian)(dian)力(li)(li)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)穩定運行，需從電(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)子(zi)(zi)設備特性(xing)(xing)的(de)本質入手，做好全(quan)局統(tong)(tong)(tong)籌協調(diao)，充分挖掘(jue)電(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)子(zi)(zi)設備的(de)靈(ling)活(huo)控制(zhi)(zhi)潛力(li)(li)，提升控制(zhi)(zhi)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)(xing)和精確性(xing)(xing)，實現源網(wang)荷儲的(de)互(hu)聯(lian)互(hu)動，構建電(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)子(zi)(zi)化電(dian)(dian)力(li)(li)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)運行控制(zhi)(zhi)體系(xi)(xi)(xi)、系(xi)(xi)(xi)列標準，提升電(dian)(dian)網(wang)協調(diao)運行控制(zhi)(zhi)能力(li)(li)。