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虚拟同步发电机技术 将解决光伏、风电等新能源大规模友好并网难

放大字体  缩小字体 光伏产业网讯 发布日期:2018-01-12  来源:经济日报  浏览次数:781
核心提示:最近,世界首个具备虚拟同步机功能的新能源电站在位于张北的国家风光储输示范电站建成投运。受到业界和媒体的广泛关注!在这寒冬的季节温暖了大家的内心。
   最近,世界首个具备虚拟同步机功能的新能源电站在位于张北的国家风光储输示范电站建成投运。受到业界和媒体的广泛关注!在这寒冬的季节温暖了大家的内心。
  
  “虚拟同步发电机技术,可解决光伏、风电等新能源大规模友好并网难”
 
  虚拟同步发电机技术 将解决光伏、风电等新能源大规模友好并网难
 
  一直以来,大家感慨—风光”无限好,何以欠消纳!那么这是什么样的技术,对未来光伏、风电发展又有什么积极影响?
  
  近年来,我国可再生能源装机量一路飙升,风电、光电、水电已成为我国能源供应的“绿色发动机”。但在不断优化能源结构的同时,也为我国电网的安全运行带来了一定挑战。在电力系统里,发电和用电是同时完成的,即用户需要多少电,电厂就要发多少电,如果发电端无法与大电网的节奏保持一致,就会出现问题。这样目前也导致了清洁能源源源不绝,却无法充分有效利用,大量弃电问题犹如一道紧箍咒,制约行业发展、产业转型和环境优化。
  
  清洁能源消纳问题现状
  
  在广袤的西北、华北、东北和河流密布的西南地区,高耸的风力发电机、连绵的光伏电站、大大小小的水电站,正在将丰富的风能、太阳能和水能转化成清洁电。
  
  2016年,全国弃风、弃光电量约500亿千瓦时,超过某些国家一年的用电量。有人痛心地将弃电现象比喻为“将一捆捆钞票往火里扔”。一些地方花了钱,征了地,建设了风电站、水电站和太阳能电站,可电再便宜也送不出。应该说,这一问题已引起了高度关注。有效缓解弃风弃光状况是2017年政府工作报告布置的一项重要任务。
  
  党的十九大报告也提出,壮大清洁能源产业,构建清洁低碳、安全高效的能源体系。在国家重视之下,今年以来,风光弃电现象有所好转,但问题远未解决。据国家能源局发布的数据,今年前三季度,弃风率同比下降6.7个百分点,弃光率同比下降4个百分点。但局部地区弃风、弃光问题依然严峻,其中弃风问题尤为突出,甘肃、新疆、吉林前三季度弃风率分别高达33%、29.3%、19%。
  
  虚拟同步发电机技术,可解决光伏、风电等新能源大规模友好并网难
  
  近日,世界首个具备虚拟同步机功能的新能源电站在国家风光储输示范电站建成投运——新能源并网的最大技术难题就此被一举攻克。20年来,发达国家一直在努力攻关虚拟同步机技术,但始终未有实质突破。要保证风电、太阳能发电优先上网,火电就要变成调度电源。虚拟同步发电机技术保持用电量和发电量的动态平衡,是电网安全运行的关键。为保障新能源大规模安全并网,就需要用到新能源虚拟同步机——这一“驯服”新能源的好帮手。
  
  清洁能源发电上网难,电力系统稳定性方面是主因。由于可再生能源发电具有随机性、波动性和间接性的特点,可能导致电网侧调峰能力不足。如何优化电网调度运行、提高现有输电通道利用效率、充分发挥电网关键平台作用,已成为解决问题的关键。
  
  国家发改委和国家能源局日前联合发布《解决弃水弃风弃光问题实施方案》,提出到2020年在全国范围内有效解决弃水弃风弃光问题。这是国家层面首次提出解决弃水、弃风、弃光的时间表和量化指标,彰显能源低碳转型的坚定决心。
  
  按照国家电网公司规划,到2020年,我国将基本建成坚强智能电网,形成以华北、华东、华中特高压同步电网为接受端,东北、西北电网为输送端,连接全国各大煤电、水电、核电和可再生能源发电基地的坚强电网结构。
  
  何谓虚拟同步发电机技术?
  
  虚拟同步发电机技术是一种通过模拟同步发电机组的机电暂态特性,使采用变流器的电源具有同步发电机组的惯量、阻尼、一次调频、无功调压等并网运行外特性的技术。更为重要的是,虚拟同步机并不需要对电网大规模改造,不仅实用性强,还经济实惠。
  
  “新能源虚拟同步机科技示范工程历时两年,是国家电网公司十大科技创新示范工程之一。”国网冀北电力有限公司科技信通部主任王葆洁介绍说,这一技术能够使新能源机组由“我行我素”的“自转”转变为“协调统一”的“公转”,主动支撑电网频率、电压波动,有力保障电网安全稳定运行。
  
  为攻克这一世界级难题,国网冀北电力协同中国电科院、南瑞集团等单位开展了关键技术攻关和装备研制,最终全面掌握了虚拟同步机核心技术,为大规模新能源友好并网提供了新技术手段,巩固了我国在相关领域的技术引领地位。
  
  示范工程取得了多个成果:
  
  相继在虚拟同步机抑制系统振荡、大容量变流器低电压穿越等方面取得12项关键技术突破,建成投运风电、光伏和电站式三类虚拟同步机;
  
  完成了世界首次基于虚拟同步机的新能源电站黑启动试验,验证了三类虚拟同步机的性能指标,以及在大规模新能源汇集地区应用的可行性,填补了相关技术研究和示范应用空白;
  
  基于技术经济对比分析,首次提出储能优化配置方案和风机转速综合恢复策略,解决了实际运行难题,形成了风储配合的应用模式。
  
  据悉,该工程建成投运后,提升了电网安全稳定运行水平,为新能源友好并网提供了标准典范,这对于建设国家张家口可再生能源示范区和我国清洁能源大规模开发利用具有重要意义。
 
关键词: 光伏 风电 储能
 
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