中國儲能網訊：今年夏季，河南省用電負荷五創(chuàng)新高。國網河南省電力公司電力調度控制中心依托網源協(xié)調動態(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，提升新能源發(fā)電主動支撐能力有助于電網安全穩(wěn)定。自2015年起，國網河南電力聯(lián)合重慶大學、運達能源科技集團股份有限公司等高校和企業(yè)，開展“面向電網頻率主動支撐的新能源/儲能控制方法、裝置及系統(tǒng)”科技項目攻關，圍繞實現(xiàn)新能源發(fā)電機組主動支撐、新能源場站群聚合調控等提出新方法，研制新裝置，打造新系統(tǒng)，助力保障源網安全，促進新能源開發(fā)利用。
新能源主動支撐電網能力弱，電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行面臨挑戰(zhàn)
風力發(fā)電、光伏發(fā)電等正加速成為主力電源。然而，新能源機組功率輸出不穩(wěn)定、抗擾動能力差、主動支撐電網頻率和電壓能力弱，給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行帶來挑戰(zhàn)。
項目主要完成人、河南電科院五級職員劉陽介紹：設備方面，新能源發(fā)電機組控制模式多樣，各種設備快速協(xié)同響應控制難度大，僅靠場站級能量管理平臺難以實現(xiàn)毫秒級別的統(tǒng)一、有序功率調節(jié)；系統(tǒng)方面，新能源場站布局分散、單站容量相對小，與當前調度控制系統(tǒng)有效銜接的聚合平臺缺失，統(tǒng)一控制通過各電壓等級并網的新能源場站難度大。
對此，項目科研人員立足新能源發(fā)電機組、場站及電網等多個層面，研究如何提升新能源電源在電力供應和穩(wěn)定支撐等方面的能力，先后研發(fā)了涉及新能源發(fā)電機組控制、能量管理、調度運行等全環(huán)節(jié)的科研成果。
2021年以來，項目的一系列成果在新能源場站應用，使新能源輸出功率精準控制和快速主動頻率支撐達到毫秒級至秒級，解決了省級電網新能源場站和新型儲能電站的聚合調控難題?？蒲腥藛T還在此基礎上推進河南電網并網新能源電站“四可”（可觀、可測、可調、可控）系統(tǒng)建設，保障含高比例新能源的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。
機組自適應能力提升，減少發(fā)電功率擾動對電網頻率造成的不利影響
“實現(xiàn)新能源對電網頻率的主動支撐，難點在于快速有效聚合、控制海量新能源機組、儲能設備。為此，我們把攻關重點方向定為研發(fā)新能源頻率主動支撐控制技術。”劉陽說。
反復論證不同的主動支撐控制技術路線后，科研人員提出了新能源機組一次調頻性能自適應優(yōu)化方法，即針對新能源發(fā)電機組構建不同方向擾動下電力系統(tǒng)動態(tài)頻率響應模型，制訂機組自適應參數(shù)控制策略，以機組自適應能力的提升來減少發(fā)電功率擾動對電網頻率造成的不利影響?？蒲腥藛T還提出了新能源場站群有功功率分層遞階控制等新方法，以實現(xiàn)電網調控指令在多個場站內的合理分配，進一步降低控制偏差，實現(xiàn)海量發(fā)電設備對統(tǒng)一指令的快速準確響應。
新能源頻率主動支撐控制技術研發(fā)要考慮不同類型的新能源場站。對于配置儲能的新能源場站，科研人員考慮到充電、放電等環(huán)境變量導致的新能源機組運行工況差異，創(chuàng)新提出了提升機組安全水平和頻率支持均勻性的優(yōu)化配置方案。
科研人員以技術創(chuàng)新為基礎，發(fā)明了風電場頻率主動支撐控制裝置、風電機組慣量響應協(xié)同控制裝置等多種新裝置，綜合提升新能源場站對電網頻率的主動支撐能力。
項目成果在多地應用，實現(xiàn)站級慣量支撐、一次調頻等新能源主動支撐功能
項目成果已在河南、浙江、內蒙古、云南等多地的新能源場站、儲能電站應用，在不改造機組的條件下，實現(xiàn)了站級慣量支撐、一次調頻、快速調壓等新能源主動支撐功能。“這不僅對于新能源場站友好可靠并網具有重要意義，還帶來了經濟效益。”項目主要完成人、國網河南電力調度控制中心水電及新能源處處長王景鋼說，例如，2021至2023年，部分成果在鄭州薈萃風電場應用期間，助力新增發(fā)電收入2918.15萬元。
王景鋼介紹，2021年以來，科研人員結合河南省分布式新能源迅猛發(fā)展情況，創(chuàng)新應用項目成果研發(fā)網源協(xié)調動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)通過220或380伏至500千伏全電壓等級電網并網的新能源、儲能電站的統(tǒng)一調節(jié)控制。
2024年2月，中國電力企業(yè)聯(lián)合會組織專家對項目進行鑒定。專家認為,項目實現(xiàn)了新能源、儲能電站對電網頻率的主動支撐，兼顧系統(tǒng)安全性、經濟性等，實現(xiàn)集群化新能源、儲能電站參與電網調節(jié)。項目獲2024年國家電網有限公司技術發(fā)明獎二等獎。
