中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：“最近幾年新能源發(fā)展非常迅猛，到2017年年底，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到1.64億千瓦，光伏裝機(jī)容量達(dá)到1.3億千瓦，規(guī)模均居世界第一。我們1900多萬(wàn)新能源裝機(jī)也占到全球新能源裝機(jī)的37%，新能源已成為近20個(gè)省級(jí)電網(wǎng)第二大電源。但是新能源機(jī)組不具備常規(guī)機(jī)組的頻率和電壓支撐的能力，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)有功和無(wú)功儲(chǔ)備減少。我們從2016年國(guó)內(nèi)電網(wǎng)公司層面推動(dòng)試點(diǎn)，我們就啟動(dòng)了新能源虛擬同步機(jī)示范工程建設(shè)，探索適應(yīng)中國(guó)國(guó)情的新能源主動(dòng)支撐電網(wǎng)技術(shù)和工程實(shí)現(xiàn)方案?！?
——摘自劉輝在2018中國(guó)儲(chǔ)能西部論壇發(fā)言
2018年8月2日中國(guó)儲(chǔ)能西部論壇在青海海東舉辦。在“西部各區(qū)域儲(chǔ)能典型應(yīng)用探討”環(huán)節(jié)，國(guó)網(wǎng)冀北電力科學(xué)研究院新能源研究所所長(zhǎng)劉輝作了“儲(chǔ)能在新能源電站主動(dòng)支撐能力方面的應(yīng)用”主題演講，以下為演講全文。
劉輝：大家下午好，下面我給大家匯報(bào)一下儲(chǔ)能在新能源主動(dòng)支撐電網(wǎng)運(yùn)行方面的一些探索。首先給大家介紹一下新能源主動(dòng)支撐，什么是主動(dòng)支撐呢？這一塊的挑戰(zhàn)有多少？另外就是AGC這一塊的調(diào)度下面，主動(dòng)算什么，新設(shè)備能源設(shè)備，新能源電站，不接觸調(diào)度，根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行情況，比如說(shuō)電網(wǎng)的電壓、頻率等自主、自動(dòng)地去降低，這種能力叫做新能源的主動(dòng)支撐。
最近幾年，隨著新能源的規(guī)模變大，需求也越來(lái)越迫切。我今天給大家匯報(bào)三個(gè)方面：第一個(gè)是新能源需求的分析。我們對(duì)新能源主動(dòng)支撐需求分析。第二個(gè)是虛擬同步機(jī)示范工程建設(shè)。第三個(gè)是相關(guān)實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用模式的研究。
最近幾年新能源發(fā)展非常迅猛，到2017年年底，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到1.64億千瓦，光伏裝機(jī)容量達(dá)到1.3億千瓦，規(guī)模均居世界第一。我們1900多萬(wàn)新能源裝機(jī)也占到全球新能源裝機(jī)的37%，新能源已成為近20個(gè)省級(jí)電網(wǎng)第二大電源。
因?yàn)槲襾?lái)自冀北，2015年7月，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)建設(shè)張家口可再生能源示范區(qū)，按照這一塊的規(guī)劃，預(yù)計(jì)2030年，張家口可再生能源示范區(qū)風(fēng)電達(dá)到2000萬(wàn)，光伏是24000萬(wàn)，光熱是600萬(wàn)千瓦。藍(lán)圖描繪得非常宏大實(shí)際上在高占比區(qū)域，從電網(wǎng)的運(yùn)行角度還是面臨挑戰(zhàn)，主要是電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力下降，新能源機(jī)組不具備常規(guī)機(jī)組的頻率和電壓支撐的能力，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)有功和無(wú)功儲(chǔ)備減少。
第二個(gè)是電網(wǎng)的抗擾能力不斷下降，這一塊比較專業(yè)。新能源的有效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量遠(yuǎn)小于常規(guī)組合，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)總體慣量不斷減少，持續(xù)惡化電網(wǎng)的抗擾能力。
第三個(gè)是電網(wǎng)穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)不斷增加。新能源電網(wǎng)等設(shè)備的接入，會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電力電子化程度不斷提高，系統(tǒng)穩(wěn)定形態(tài)更為復(fù)雜，同時(shí)將日益增大電網(wǎng)的穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)。
我們新能源要想?yún)⑴c這個(gè)環(huán)節(jié)的話，第一個(gè)是汽包預(yù)留備用，第二個(gè)就是自動(dòng)感知到系統(tǒng)頻率變化，這種變化就是有一個(gè)調(diào)速器，我們有兩種方法讓它去預(yù)留備用，汽包在新能源方面預(yù)留一個(gè)汽包出來(lái)。比如說(shuō)發(fā)電這一塊一個(gè)是一個(gè)兆的，所以這種情況下，我留一些就可以了，這就是平常所說(shuō)的預(yù)留備用的。
第二個(gè)是和今天主題配一些儲(chǔ)能，調(diào)速器這一塊，將來(lái)可以虛擬同步控制的方式，使它虛擬進(jìn)一步調(diào)頻的功能。
前面幾個(gè)片子有一點(diǎn)技術(shù)，所以跟大家說(shuō)明比較費(fèi)勁，下面我說(shuō)一下冀北公司在虛擬同步機(jī)方面做的一些探索。實(shí)際上從2016年國(guó)內(nèi)電網(wǎng)公司層面推動(dòng)試點(diǎn)，我們啟動(dòng)了新能源虛擬同步機(jī)示范工程建設(shè)，探索適應(yīng)中國(guó)國(guó)情的新能源主動(dòng)支撐電網(wǎng)技術(shù)和工程實(shí)現(xiàn)方案。
2019年11月份，我們59臺(tái)風(fēng)電虛擬全部改動(dòng)。第二個(gè)是我們光伏虛擬同步機(jī)示范工程進(jìn)展，這一塊工程進(jìn)展比較快，2016年1月份，我們首臺(tái)光伏虛擬同步機(jī)掛網(wǎng)運(yùn)行。2016年12月份，光伏虛擬同步機(jī)全部建成投運(yùn)；2017年3月份完成光伏機(jī)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。我們儲(chǔ)能配置有兩種，一種是儲(chǔ)能配置，一種是超級(jí)電網(wǎng)。
第三個(gè)虛擬空機(jī)改造是集中式的虛擬空機(jī)，這是光伏的集中式PCS，這個(gè)是儲(chǔ)能虛擬空機(jī)的電池，這個(gè)是我們虛擬同機(jī)這一塊，我們兩個(gè)5兆瓦的，我們選的虛擬電池有兩個(gè)，一個(gè)是比亞迪的，還有一個(gè)是綠成（音）的。在2017年7月份的，我們完成了樣機(jī)的研制。2017年12月份，我們2臺(tái)電站式機(jī)全部投運(yùn)。
最后簡(jiǎn)單說(shuō)一下我們圍繞示范工程所作的工作。
PPT圖示：這是我們運(yùn)行的曲線。這里跟大家說(shuō)兩個(gè)，這個(gè)是上面系統(tǒng)頻率的信號(hào)，我們很多電網(wǎng)都在滾動(dòng)，下面這個(gè)是儲(chǔ)能電站響應(yīng)情況，系統(tǒng)頻率低壓以后，實(shí)際上事后分析，這一塊不僅僅是一次調(diào)頻，主要含量是掛電這一塊的作用。
各類試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)運(yùn)行情況表明風(fēng)電、光伏、電站式虛擬同步機(jī)，均具備調(diào)頻、調(diào)壓、阻尼等主動(dòng)支撐能力。
相關(guān)的試驗(yàn)與應(yīng)用模式研究，這一塊能否通過(guò)轉(zhuǎn)子慣量進(jìn)行一次調(diào)頻，經(jīng)濟(jì)性好，不增加風(fēng)電場(chǎng)的成本，但存在嚴(yán)重的頻率二次跌落問(wèn)題。雖然研究提出多種轉(zhuǎn)述綜合恢復(fù)策略，但頻率二次跌落問(wèn)題仍無(wú)法消除，在最佳改善效果的情況下二次造成的頻率跌落深度仍然和新能源機(jī)組不參與調(diào)頻方式下的頻率跌落深度相仿。風(fēng)電組機(jī)葉輪和轉(zhuǎn)子慣量可發(fā)揮類似常規(guī)機(jī)組的慣量支撐作用，不宜作為一次調(diào)頻能量的來(lái)源。
預(yù)留備用OR加裝儲(chǔ)能，預(yù)留備用的風(fēng)電虛擬同步機(jī)調(diào)頻特性與火電機(jī)組相當(dāng)，但經(jīng)濟(jì)性較差。以100MW風(fēng)場(chǎng)為例，其年經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2500萬(wàn)。
集中加裝儲(chǔ)能需增加風(fēng)電投資2—3%，對(duì)于100MW風(fēng)電場(chǎng)，儲(chǔ)能投資約2650萬(wàn)元，約等于一年的棄風(fēng)損失。
對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)這一塊，不能不僅主張加裝，我們還建議把轉(zhuǎn)子慣量和儲(chǔ)能結(jié)合起來(lái)，承擔(dān)調(diào)頻峰值需求與穩(wěn)態(tài)需求的差值，充分發(fā)揮其短時(shí)小幅度支撐的峰值。
光伏電站，今天下午討論了很多，光伏電站用兩種方式，一個(gè)是把我們光伏電量和我們的儲(chǔ)能結(jié)合起來(lái)，一種是光伏電量里面，在電站加起來(lái)，現(xiàn)在我們的觀點(diǎn)，我們安裝在電站里面加比較合適，原因是集中加了以后運(yùn)營(yíng)比較簡(jiǎn)單一些。第二個(gè)集中加了以后，總體容量比較大，我們可以看到多種模式的應(yīng)用。
最后幾點(diǎn)思考。今天剛才座談的時(shí)候也討論到了，我覺(jué)得多模式應(yīng)用是一個(gè)未來(lái)的方向。第二個(gè)是儲(chǔ)能的選型和配置相關(guān)的一些技術(shù)。雖然經(jīng)過(guò)在座各位幾年的努力，已經(jīng)有很大的進(jìn)步，但是我們覺(jué)得還是有一些問(wèn)題需要解決，規(guī)模化的問(wèn)題，安全成本、壽命、備率、響應(yīng)速度還有多模式應(yīng)用配置的優(yōu)化等問(wèn)題。
最后，市場(chǎng)機(jī)制建設(shè)和市場(chǎng)激勵(lì)是關(guān)鍵。這一塊有市場(chǎng)激勵(lì)和鼓勵(lì)，另外機(jī)制的建設(shè)也是非常關(guān)鍵的。
我今天給大家匯報(bào)這么多，很多觀點(diǎn)都是個(gè)人的觀點(diǎn)，不代表我們公司。如果大家有問(wèn)題，歡迎會(huì)后與我們進(jìn)行討論。
（根據(jù)中國(guó)儲(chǔ)能西部論壇現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)嘉賓審閱）
