大规模间歇性新能源并网控制技术综述 南京工程学院 211167 摘要：大规模、间歇性的新能源并网运行协调控制技术可以有效地缓解电网消纳与新能源发电两者之间产生的矛盾，是促进新能源的开发与利用的有效方法之一。但是电网的消纳能力也必须要随着新能源开发与利用的迅速发展而快速提升，所以，对新能源并网控制技术的研究必须要更加地深入，而这需要高校、科研院所、电网公司等多方面长期、共同的努力。本文主要对大规模间歇性新能源并网控制技术作了分析与综述。 关键词：大规模；间歇性；新能源；并网控制技术；综述 近几年以来，随着科学技术...
大规模间歇性新能源并网控制技术综述 南京工程学院 211167 摘要：大规模、间歇性的新能源并网运行协调控制技术可以有效地缓解电网消纳与新能源发电两者之间产生的矛盾，是促进新能源的开发与利用的有效方法之一。但是电网的消纳能力也必须要随着新能源开发与利用的迅速发展而快速提升，所以，对新能源并网控制技术的研究必须要更加地深入，而这需要高校、科研院所、电网公司等多方面长期、共同的努力。本文主要对大规模间歇性新能源并网控制技术作了分析与综述。 关键词：大规模；间歇性；新能源；并网控制技术；综述 近几年以来，随着科学技术的不断进步，我国在间歇性可再生能源的开发与利用方面得到了非常大的进步，光伏与风力发电站得到了迅猛发展，并迅速成为了在火电站与水电站之后的第三大供电来源。但在间歇性可再生能源不断的发展过程中也出现了很多问题，例如光伏与风力具有不确定性、随机性，容易产生“弃光”“弃电”现象，造成严重损失；负荷中心多建在西北、东北地区，而这些地区的电网消纳能力不够，电力送出通道资源也比较有限。 1.大规模间歇性新能源并网问题 1.1 影响电网稳定特性 在并网控制系统发生故障时，会发生电压转速越限或电压越限，风电机组就有可能因为保护动作的发出而跳闸，从而导致了并网控制系统的大量风电功率突然失去的二次冲击。在电网系统发生故障时、故障清除之后的前期，双馈风电机组被大量接入并网控制系统，虽然可以使其同步风电机组功率的极限得到提高，但其功率极限会在故障清除之后的中后期迅速降低，所以这种方式对同步机组的功角快速恢复稳定具有不利的影响。所以，高电压、大容量的大规模间歇性新能源并网会在一定的程度上影响电网稳定特性。 1.2 电压问题突出 在间歇性新能源开发与利用的发展初期，场站的容量小、数量少，而且处于电网系统的末端，所以其电压问题的影响仅仅局限于其场站内部，对电网系统的的影响非常有限。但是，随着新能源的不断不断发展，电网系统中大规模间歇性新能源的所占比例逐渐加大，所以其给电网系统带来了的电压问题不可忽视，对电力系统的运行产生了严重的影响。大规模间歇性新能源的集中并网、功率集中输出，有可能会导致电网系统的静态电压失去稳定性；在没有发生故障的时候，因为风电、光电的电力输出具有不确定性、波动性与随机性，从而导致了电力输送电流的不稳定、无功需求的变化速度快与幅度大，造成电网电压波动过大的现象；在电网系统中的某一个风电场站发生故障造成脱网问题的时候，因为无功补偿设备与线路轻载没有做出及时、快速的动作，在故障切除后造成了区域电压的“骤升”现象，进而形成了附近的风电场站因为过电压保护发出的动作产生连锁脱网的状况，导致大规模的连锁脱网故障的出现，造成了大量的损失。 1.3 大规模新能源的送出受限 大规模间歇性新能源的送出受限是电力系统中长期、普遍存在的问题。我国在对新能源基地进行规划建设时，主要考虑的因素是当地的土地利用条件、基础设施条件与间歇性新能源的情况等方面，对于当地的电网建设比较落后、电网的送出能力受限等因素没有进行充分考虑到。在新能源发展初期，大多数新能源电站群处于电网系统的末端，接入的也是相对薄弱的电网架构，而之后的大规模风电集中接入使各类稳定问题遭到了加剧，从而导致了大规模新能源的实际送出能力比其额定送出功率低的问题。 2.大规模间歇性新能源并网控制技术 大规模间歇性新能源在并网时面临着许多问题，同时这些问题在很大的程度上限制了新能源的发展。目前我国的许多大型的新能源基地纷纷在不同的程度上出现了“弃光”“弃电”现象。 面对这种问题，加强对大规模间歇性新能源并网控制技术的研究，可以有效地缓解电网消纳与新能源发电两者之间产生的矛盾，促进新能源的开发与利用。 2.1 协调控制储能与新能源 间歇性新能源具有不确定性与随机性，而且就目前来说，不精准地预测新能源的功率，从而加大了新能源的电网调度控制难度，在很大的程度上制约了新能源的快速发展。而储能技术的不断发展与进步，为解决新能源的并网问题探索出了新的渠道。近年来，相关研究单位在这一方面做出了一些探索。首先，在储能与大规模新能源联合发电的协调控制这一方面，有的设计出一种以协调控制为辅、分散控制为主的控制模式；有的提出了一种涉及到风险约束的广域协调调度方式，即广域协调常规机组、储能与间歇性新能源。其次，在储能技术在新能源并入电网中的应用应用方面，有的提出有效地利用储能与大规模新能源联合发电系统，优化风电、光电爬坡率，来满足国家有关于新能源并网标准中对风电、光电有功功率变化方面的规定；有的则考虑到在未来风电、光电的功率波动对储能的充电、放电行为产生的影响，从而提出了超前控制的方式，在控制风电、光电功率的短期波动方面具有很好的效果。有的研究则提出使用由蓄电池和超级电容组成的储能来对新能源在不同时期的输出功率波动起到抑制作用。虽然由于经济性、实用性等方面的因素，在电力系统中储能还没有得到广泛地、大规模地应用，但其在新能源的并网提出了新的思路。 2.2 风电场站集群有功控制 风电场站集群有功控制，指的是在电网安全约束得到满足的前提之下，控制风电场站集群，提高电网接纳风电的能力，有利于提高集群的经济性，在解决由于风电控制分散而产生的协调困难、资源浪费等问题方面具有良好的作用，可以实现风电利用率的提高。在目前我国在风电场站群的有功控制方面取得了许多研究成果。吉林电网根据省间联络线计划和电网负荷预测、风电功率预测产生的预测数据，再根据其区域内的不同风电场站内的有功控制对于电力系统安全约束的敏感性，安排发电计划。 2.3 无功电压控制 在无功电压控制方面，大规模间歇性新能源基地所遵循的原则是：分区、分层，就地平衡，无功电压控制系统是以无功设备的特性和光伏逆变器、风电机 组为基础而实现其功能的，通过统筹各种无功设备，利用各种无功设备之间在性能上的差异，从而将整个区域内的各个节点电压控制在规定范围内，从而可以保证区域内的电力系统的电压安全。我国多所高校都参与研究了无功电压控制技术。我国著名高校在无功电压控制技术方面提出了以下几点：第一，无功电压控制结合功率预测，将功率预测的结果引入到无功电压控制中来，将不一样的无功设备所产生的响应时长结合起来，通过利用静态的、大容量的调节设备，大幅调节大规模间歇性新能源场站中的无功电压，补偿小幅波动的是动态调节设备，使系统在暂态过程中也可以提供电压进行并在支撑；第二，在新能源场站群中利用无功电压控制的方式，电压控制的中枢点是场站群的汇集升压站，起到约束作用的是场站内的升压变压器所产生的高压侧电压，起到出力作用的是场站与协调变电站的无功调节装置，这种方式可以保证整个区域内的电压稳定。 结语： 综上所述，加强对大规模、间歇性的新能源并网运行协调控制技术的研究，可以有效地缓解电网消纳与新能源发电两者之间产生的矛盾，促进新能源的开发与利用。 参考文献： [1]彭波，陈旭，董晓明. 协同新能源发展的电网规划关键技术研究[J]. 南方电网技术，2014，03：1-7. [2]罗剑波，陈永华，刘强. 大规模间歇性新能源并网控制技术综述[J]. 电力系统保护与控制，2014，22：140-146. [3]董伟杰，白晓民，朱宁辉，周子冠，李慧玲. 间歇式电源并网环境下电能质量问题研究[J]. 电网技术，2013，05：1265-1271. [4]薛松，屠俊明，杨素，张晓萱. 我国需求侧资源促进大规模间歇可再生能源并网消纳模式[J]. 技术经济与管理研究，2015，07：82-86.
