“雙碳”目標的提出，讓新能源發(fā)電迎來了發(fā)展良機。不過由于光伏、風電等新能源發(fā)電不具備調頻和慣量響應能力，反而讓電網的調頻調峰壓力日趨嚴峻。如何更好地解決這一問題？在國慶節(jié)前剛剛落幕的、由世紀新能源網主辦的“2021第六屆東北能源與經濟峰會”上，來自北京鴻普惠信息技術有限公司的王學博，對這一問題進行了詳細闡述。

 

相關數(shù)據(jù)顯示，2021年3月，我國新能源發(fā)電裝機容量已經達到5.46億kW，全國發(fā)電總裝機 22.2億kW ，占比達24.6%。其中，光伏累計裝機容量2.59億KW，風電累計裝機容量2.87億KW。而根據(jù)“雙碳”目標的計算，2030年，我國風電、光伏總裝機要達到12億kW以上。

新能源發(fā)電的飛速發(fā)展，對于“雙碳”目標的早日實現(xiàn)當然是好事。不過由于新能源發(fā)電相對傳統(tǒng)火電、水電穩(wěn)定性差，在接入電網時，會引發(fā)兩大問題：一是由于特高壓直流閉鎖引發(fā)電網頻率擾動；二是新能源發(fā)電大比例接入會擠占常規(guī)火電、水電的調節(jié)慣量，讓電網調頻調峰壓力日趨嚴峻。

據(jù)王學博解釋，由于電網是實時動態(tài)負荷，發(fā)電和負荷必須保持動態(tài)平衡的狀態(tài)，當發(fā)電大于負荷時，會導致頻率升高，需要降有功；當發(fā)電小于負荷，會導致頻率降低，需要升有功。在傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)中，同步發(fā)電機以3000轉/小時的速度在轉，與電力系統(tǒng)強耦合，是維持電網頻率的基礎，能提供一定的慣量。而隨著新能源裝機占比增高，同步發(fā)電機的響應減少，電網頻率的穩(wěn)定性需要新能源電力來維持，不過由于光伏、風電是通過電力電子設備連接到電網的，不具備調頻能力，也不具備慣量響應能力，所以會讓電網的頻率穩(wěn)定面臨嚴峻挑戰(zhàn)。

為了穩(wěn)定地調節(jié)頻率，就需要用到一次調頻和慣量技術。

所謂一次調頻，是指電網的頻率一旦偏離額定值時，電網中機組的控制系統(tǒng)就自動地控制機組有功功率的增減，限制電網頻率變化，使電網頻率維持穩(wěn)定的自動控制過程。

電力系統(tǒng)上的廣義慣量，則是對系統(tǒng)狀態(tài)（頻率）改變的抵抗程度，涵蓋了在調速系統(tǒng)作用前所有抑制頻率變化的因素。既包括具有慣量響應特征的電源側同步機慣量、負荷側異步機慣量及電壓源型虛擬慣量，電流源型虛擬慣量，同時涵蓋靜態(tài)負荷電壓-功率響應產生的等效慣量。

由于光伏、風電缺少慣量響應和一次調頻的能力，大量采用新能源發(fā)電的英國，曾經發(fā)生過大規(guī)模停電事故。

2019年8月6日，英國發(fā)生了一次大停電，大約100多萬人受到了影響，主要的原因是當時其新能源發(fā)電占比35%左右，由于同步發(fā)電機開機少，新能源場站不具備慣量響應和一次調頻的能力，所以造成了此次事故。

對于新能源場站的安全接入問題，我國很早就著手修改《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》，1981年推出了第一版，2001年推出了第二版，為電力系統(tǒng)行標；2020年7月1日，由電力系統(tǒng)標桿升級為強制國標。該導則主要增加的地方有兩點：第一點是對直流穩(wěn)定做出了一些新的規(guī)定；第二點是對新能源做出了規(guī)定。

在新能源接入方面，《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》規(guī)定，包括35kv及以上的所有電源，水電、火電、風電、光伏、核電、光熱、儲能、抽水蓄能等，必須具備一次調頻和快速調壓的能力，在新能源發(fā)電占比比較高的地區(qū)，新能源場站要提供必要的換量和短路容量支持能力。

國標出臺后，各地方能源局、電網公司隨后也出臺了相應的細則，大多數(shù)規(guī)定新能源場站必須具備一次調頻能力，但在慣量方面，只有云南出臺了具體規(guī)定，遼寧做了試點，沒有強制規(guī)定。

對于原有新能源場站配備一次調頻問題，則給了1-3年的過渡期。

在一次調頻及慣量技術方面，北京鴻普惠領跑行業(yè)，在除臺灣以外的全國各地區(qū)，做了上百個成功案例。既有無配置儲能的新能源電站慣量、調頻拓撲，也有配置儲能的新能源電站慣量、調頻拓撲，還有行業(yè)經常用的飛輪一次調頻/慣量方案。