中國電力科學研究院新能源研究中心副主任秦世耀：大規模風電并網技術及改造

 

　　

國電力科學研究院新能源研究中心副主任秦世耀先生

 

　　秦世耀：今天我想跟各位分享風電并網一些新的技術要求的觀點，有不當之處還請大家批評指正。主要匯報四部分：

 

　　一、背景與現狀。

 

　　近幾年來，我國是全球風電規模最大、發展最快的國家，截止2016年底，我國新增風機裝機輛2337萬千瓦，累計裝機達16873萬千瓦，這在全球來說都是世界注目的成績。

 

　　今年上半年國家能源局去美國的時候，在跟他們做智能電網的交流的時候，我在介紹新能源并網的數據，我介紹國家制造業的情況，很多人都說你現在不要再說了，美國人在這方面已經沒有辦法和中國人來比，現在新增市場30%在中國，產業來說應該是接近一半的產業在中國，所以整體來看，我覺得中國這幾年發展成就非常大，但是同時帶來的問題也比較多。比如大家現在都關注棄風限電的問題，從電力角度來看風電已經在國內十個省成為第二大電力了，而且從并網數量來說，它的占比也是非常大，所以風電從補充性能源向替代性能源在轉變，所以我們不能再把它作為補充性能源來看待，所以要提出技術指標。

 

　　再看一下整個并網的一些運行電力數據方面，我們現在在五個省的新能源并網裝機已經超過30%，而且有四個省區我們現在定義了一個名詞叫做新能源的穿透率，就是說風電和光伏在大發的時候，風電和光伏的裝機與當地的負荷比超過100%，也就是說如果風電光伏在天氣非常好，完全大發的時候整個區的電全部由新能源和風電提供，這是一個非常好的案例。我國三北地區高比例新能源電力系統形態已經形成，5省區新能夠裝機占比30%，4省區新能源穿透率超過100%，受負荷水平與跨區輸電能力等因素限制，風電消納形勢不容樂觀。

 

　　加強電網互聯可擴大新能源發電的消納范圍，目前國家正加速特高壓跨區輸電通道建設，提升三北地區新能源消納水平。我國六交五直，特高壓跨區輸電通道已基本建成，跨區交直流混煉電網形態已基本形成。從現在來看我覺得這幾年我們國家特高壓建設進度非常快，尤其是今年，今天開工的5·16其實現在基本上到今年年底應該全部建完了，按照現在的進度明年特高壓線路也就一條，所以整體來說，我們跟特高壓建設是未來2-3年解決新能源的一個重要的手段，如何用好特高壓交流，特高壓直流，是未來2-3年里解決新能源消納的一個主要的措施。當然不是唯一措施，一會兒我們要補充一下目前我們國網在整個新能源消納當中，我們現在感覺做得還是不錯的，雙向目標基本能夠實現，而且按照這個目標來看2020年完全解決棄風限電5%以下還很認可的，在這個下面我們對風電和特高壓的工程配套又有什么要求，也是我今天要介紹的重點。

 

　　另外到底新能源和常規的傳統的電源到底有什么區別？我在里畫了一幅圖。傳統的發電技術，對于電網穩定性的這些指標，我們覺得新能源和傳統能源來說還是有比較大的一些區別。正好前段時間9月份的時候，我也有幸去歐洲調研了一圈，關于在這方面3-5年他們認為未來對新能源的挑戰有哪些？歐洲所有行業他們認為未來新能源在電網的主導要發揮的時候，其實它是有一個三步走的，它認為第一步就是我們目前遇到的問題，就是我要占到一定的比例，要解決電壓支撐、調頻一些要求，我們現在面臨這個階段的問題。第二階段就是新能源機組不參與系統一次調頻，系統備用容量增大，調頻壓力增大。第三階段就是新能源機組不參與系統電壓調節，功率波動加大了電壓穩定的難度。之所以我在這兒花了很大篇幅說這個意思，就是說，其實我們面臨的問題和歐洲面臨的問題是一樣的，但是我們目前面臨這個問題我認為，其實歐洲走過了這個階段，認為是沒有問題的，證明有很多成功經驗可以吸取。所以大家不用擔心，這個問題是有解決方案的，未來我們可以用實際來證明。

 

　　二、風電并網現狀與趨勢

 

　　這個是最早的輸送的一條直流，我們做了一個實驗，包括也在現場發生了一些問題，如果在新疆天中直流故障后發生靜態過壓，就時間它的影響范圍非常大，所以我們這次改革和重點其實是圍繞特高壓進行改造，為什么？就是因為我們在特高壓的時候需要有大量的電排出來，但是這個過程非常非常短，但是造成這個問題的影響因素和觀念非常大。所以說這個事情我們國家現在特高壓建了這么多年以后，是對電網的挑戰和考驗。

 

　　我們知道確實在制定這個指標的時候也請了很多國內的一些技術專家，也請了發電企業的業主，專門負責電網安全計算的一些專業人士，來進行討論。就是說你每實現一個指標對應的就是特高壓整個風電消納有多大的空間，帶來多大的增值效應，所以這些指標實際上是根據所有的參與方，包括我們的業主單位，整機制造企業；二是充分討論下來的指標，我們認為現在沒有任何的指標。

 

　　這個是IEC標準里面給出的一些測試曲線的要求，這是包括行業標準的一些要求，但是我們目前在120%的時候我們做了一些要求。另外關于耐受方面我們也大概提了一些我們自己的看法，因為這里面很多的我們都是做電控的企業，所以我在這兒也不想再班門弄斧了，但是我覺得我們目前這個實現方案和好多企業在我們這邊已經做了一些摸底實驗，真正加到風機變流器上面的電壓，我們現在看起來是126，從目前來看實際上大家不要認為它確實是增加了成本，實際上我只是控制方式的變化，實際上我把電的壓力抓到變壓器上。為了行業的發展大家在這方面還是有一個公平的說法，如果說這些方面的指標大家沒有達成紙化，可能到最后影響的還是整個行業的發展。

 

　　高穿這塊包括主控的改造都已經實現了，目前來說這個是我們比較高穿和低穿的時候這個技術難度，所以低電壓穿越是當時解決了。

 

　　另外我想提一下為什么做系統調查的工作，如果這1000萬送不出去會造成什么樣的影響？打個比方我有1000萬發電，我發出2000萬，現在我1000萬送不出去，我自己有2000萬的電量，只有1000萬的負荷，剩下1000萬的電量怎么辦？所有電器就會增加轉速，頻率就會往上走，對整個電網會造成災難性的破壞。所以如果有特高壓的話，調頻也是必須會有的，至少我要在特高壓短出故障的時候把功率快速減下來，這樣才能保證功率是實施平衡的。因為不能說現在電力系統用不了電，我要儲存起來，這么一個電量是儲存不起來的。所以總體來看還是靠整個系統層面來想辦法解決，所以調頻在我們目前這個電力結構情況下，我認為沒有調頻新能源是發展不起來的。

 

　　接下來我也說說調頻這個情況，其實我們國家調頻沒有起來的根本原因是沒有電力市場的輔助服務機制在里面。在歐洲、丹麥、西班牙、英國都有調頻電量，只要如果參加調頻服務我是給你錢的，包括我們今年東北也增加了這個內容，當時我們設置的時候一度電即使不發我會給你7毛錢的電費，在這種情況下調頻的能力完全可以做到，所以從這方面技術層面上我們也跟企業談這個工作，我覺得這也沒問題。但是從調頻的思路來說，包括調壓，要從整個廠來控制。

 

　　現在國家網信辦也在查這個事情，因為前段時間有一個企業有信息安全的漏洞，黑客侵入以后可以造成很多電廠停止供電，對電網有很大的沖擊，所以現在國家的層面上對電站的信息安全要求非常高。所以在這方面我們提出一個控制方案，就是說在這里面要跟里面首要的東西完全隔離，二次信息保密性的要求，這里面提出一些指標，大家可以參考一下。

 

　　關于調壓方面主要問題還是分散方面更重要一些，因為我們知道目前來說我們這個有很多問題是由于風電SVG和直流電子上面有問題，我們少裝SVG降低成本同時也可以提高系統穩定性，在這方面我們認為風電機組提高電壓在30%的容量范圍內沒有任何問題。

 

　　三、風電并網特性改造

 

　　這個工作目前是在整個東北電網配合扎魯特到青州的特高壓的改造工作，目前第一步是對于高穿的要求，未來要求到無功調壓包括一次調頻的工程。通過這次改造我們發現有很多工作我們覺得實踐起來門檻比我預期想象的要簡單很多，而且推進的速度比較快。

 

　　四、總結

 

　　給大家展望一下，新能源的發展都是大家非常愿意看到的，包括新能源在電力系統中如果成為一個主導性能源的話，它就應該承擔電力系統在目前這個電力系統是一個交流系統的情況下，它就應承擔系統的責任和義務，所以我們希望風電在電網的適應性方面還是應該充分挖掘它的潛力。

 

　　最后我還要補充一下，我覺得風電行業走到今天，是到了一個路口，我們對于光伏的發展中我覺得今天尤其需要把整個風電產業鏈條上面，包括零部件供應商，包括整機業主，包括電網，包括未來的金融機構，我覺得都要在大家通力合作下才能夠促進這個行業的發展，如果在發展過程中面臨這樣那樣的問題，還是希望大家能夠形成一個合力，解決大家面臨的一些問題，我的發言就到這里，感謝大家！