中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：今年夏季，河南省用電負(fù)荷五創(chuàng)新高。國網(wǎng)河南省電力公司電力調(diào)度控制中心依托網(wǎng)源協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，保障新能源高效消納、有效頂峰保供。
隨著新能源大規(guī)模并網(wǎng)，提升新能源發(fā)電主動(dòng)支撐能力有助于電網(wǎng)安全穩(wěn)定。自2015年起，國網(wǎng)河南電力聯(lián)合重慶大學(xué)、運(yùn)達(dá)能源科技集團(tuán)股份有限公司等高校和企業(yè)，開展“面向電網(wǎng)頻率主動(dòng)支撐的新能源/儲(chǔ)能控制方法、裝置及系統(tǒng)”科技項(xiàng)目攻關(guān)，圍繞實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電機(jī)組主動(dòng)支撐、新能源場(chǎng)站群聚合調(diào)控等提出新方法，研制新裝置，打造新系統(tǒng)，助力保障源網(wǎng)安全，促進(jìn)新能源開發(fā)利用。
新能源主動(dòng)支撐電網(wǎng)能力弱，電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行面臨挑戰(zhàn)
風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等正加速成為主力電源。然而，新能源機(jī)組功率輸出不穩(wěn)定、抗擾動(dòng)能力差、主動(dòng)支撐電網(wǎng)頻率和電壓能力弱，給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來挑戰(zhàn)。
項(xiàng)目主要完成人、河南電科院五級(jí)職員劉陽介紹：設(shè)備方面，新能源發(fā)電機(jī)組控制模式多樣，各種設(shè)備快速協(xié)同響應(yīng)控制難度大，僅靠場(chǎng)站級(jí)能量管理平臺(tái)難以實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)別的統(tǒng)一、有序功率調(diào)節(jié)；系統(tǒng)方面，新能源場(chǎng)站布局分散、單站容量相對(duì)小，與當(dāng)前調(diào)度控制系統(tǒng)有效銜接的聚合平臺(tái)缺失，統(tǒng)一控制通過各電壓等級(jí)并網(wǎng)的新能源場(chǎng)站難度大。
對(duì)此，項(xiàng)目科研人員立足新能源發(fā)電機(jī)組、場(chǎng)站及電網(wǎng)等多個(gè)層面，研究如何提升新能源電源在電力供應(yīng)和穩(wěn)定支撐等方面的能力，先后研發(fā)了涉及新能源發(fā)電機(jī)組控制、能量管理、調(diào)度運(yùn)行等全環(huán)節(jié)的科研成果。
2021年以來，項(xiàng)目的一系列成果在新能源場(chǎng)站應(yīng)用，使新能源輸出功率精準(zhǔn)控制和快速主動(dòng)頻率支撐達(dá)到毫秒級(jí)至秒級(jí)，解決了省級(jí)電網(wǎng)新能源場(chǎng)站和新型儲(chǔ)能電站的聚合調(diào)控難題?？蒲腥藛T還在此基礎(chǔ)上推進(jìn)河南電網(wǎng)并網(wǎng)新能源電站“四可”（可觀、可測(cè)、可調(diào)、可控）系統(tǒng)建設(shè)，保障含高比例新能源的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
機(jī)組自適應(yīng)能力提升，減少發(fā)電功率擾動(dòng)對(duì)電網(wǎng)頻率造成的不利影響
“實(shí)現(xiàn)新能源對(duì)電網(wǎng)頻率的主動(dòng)支撐，難點(diǎn)在于快速有效聚合、控制海量新能源機(jī)組、儲(chǔ)能設(shè)備。為此，我們把攻關(guān)重點(diǎn)方向定為研發(fā)新能源頻率主動(dòng)支撐控制技術(shù)?！眲㈥栒f。
反復(fù)論證不同的主動(dòng)支撐控制技術(shù)路線后，科研人員提出了新能源機(jī)組一次調(diào)頻性能自適應(yīng)優(yōu)化方法，即針對(duì)新能源發(fā)電機(jī)組構(gòu)建不同方向擾動(dòng)下電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)模型，制訂機(jī)組自適應(yīng)參數(shù)控制策略，以機(jī)組自適應(yīng)能力的提升來減少發(fā)電功率擾動(dòng)對(duì)電網(wǎng)頻率造成的不利影響?？蒲腥藛T還提出了新能源場(chǎng)站群有功功率分層遞階控制等新方法，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)控指令在多個(gè)場(chǎng)站內(nèi)的合理分配，進(jìn)一步降低控制偏差，實(shí)現(xiàn)海量發(fā)電設(shè)備對(duì)統(tǒng)一指令的快速準(zhǔn)確響應(yīng)。
新能源頻率主動(dòng)支撐控制技術(shù)研發(fā)要考慮不同類型的新能源場(chǎng)站。對(duì)于配置儲(chǔ)能的新能源場(chǎng)站，科研人員考慮到充電、放電等環(huán)境變量導(dǎo)致的新能源機(jī)組運(yùn)行工況差異，創(chuàng)新提出了提升機(jī)組安全水平和頻率支持均勻性的優(yōu)化配置方案。
科研人員以技術(shù)創(chuàng)新為基礎(chǔ)，發(fā)明了風(fēng)電場(chǎng)頻率主動(dòng)支撐控制裝置、風(fēng)電機(jī)組慣量響應(yīng)協(xié)同控制裝置等多種新裝置，綜合提升新能源場(chǎng)站對(duì)電網(wǎng)頻率的主動(dòng)支撐能力。
項(xiàng)目成果在多地應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)站級(jí)慣量支撐、一次調(diào)頻等新能源主動(dòng)支撐功能
項(xiàng)目成果已在河南、浙江、內(nèi)蒙古、云南等多地的新能源場(chǎng)站、儲(chǔ)能電站應(yīng)用，在不改造機(jī)組的條件下，實(shí)現(xiàn)了站級(jí)慣量支撐、一次調(diào)頻、快速調(diào)壓等新能源主動(dòng)支撐功能?！斑@不僅對(duì)于新能源場(chǎng)站友好可靠并網(wǎng)具有重要意義，還帶來了經(jīng)濟(jì)效益?！表?xiàng)目主要完成人、國網(wǎng)河南電力調(diào)度控制中心水電及新能源處處長(zhǎng)王景鋼說，例如，2021至2023年，部分成果在鄭州薈萃風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)用期間，助力新增發(fā)電收入2918.15萬元。
王景鋼介紹，2021年以來，科研人員結(jié)合河南省分布式新能源迅猛發(fā)展情況，創(chuàng)新應(yīng)用項(xiàng)目成果研發(fā)網(wǎng)源協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)通過220或380伏至500千伏全電壓等級(jí)電網(wǎng)并網(wǎng)的新能源、儲(chǔ)能電站的統(tǒng)一調(diào)節(jié)控制。
2024年2月，中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)組織專家對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行鑒定。專家認(rèn)為,項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了新能源、儲(chǔ)能電站對(duì)電網(wǎng)頻率的主動(dòng)支撐，兼顧系統(tǒng)安全性、經(jīng)濟(jì)性等，實(shí)現(xiàn)集群化新能源、儲(chǔ)能電站參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)。項(xiàng)目獲2024年國家電網(wǎng)有限公司技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
