近日，以“能源轉(zhuǎn)型：'十四五'電力發(fā)展之路”為主題的能源轉(zhuǎn)型發(fā)展論壇暨國網(wǎng)能源研究院2019年成果發(fā)布會透露，“十四五”期間，電源側(cè)，清潔能源裝機(jī)快速增長，清潔能源機(jī)組涉網(wǎng)性能較差，電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)電源不足；電網(wǎng)側(cè)，特高壓“強(qiáng)直弱交”矛盾突出，電網(wǎng)抗擾動能力下降，系統(tǒng)穩(wěn)定形態(tài)更加復(fù)雜；負(fù)荷側(cè)，冷熱電氣多種能源共存、分布式電源廣泛接入以及數(shù)字技術(shù)加速融合、電改深入推進(jìn)等因素，都將使電網(wǎng)安全運(yùn)行面臨新挑戰(zhàn)。對此，與會專家對加強(qiáng)網(wǎng)架研究、建設(shè)特高壓配套電源、加強(qiáng)電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力等焦點(diǎn)問題提出了建議。
國家電網(wǎng)公司總經(jīng)理助理趙慶波進(jìn)一步指出，應(yīng)深化大電網(wǎng)特性研究，完善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建大電網(wǎng)安全立體防御體系，持續(xù)提升傳統(tǒng)風(fēng)險與非傳統(tǒng)風(fēng)險的防御能力，有效防范大面積停電風(fēng)險。
交直流送受端強(qiáng)耦合特性復(fù)雜
異步互聯(lián)后出現(xiàn)頻率穩(wěn)定問題
據(jù)了解，自2009年以來，國家電網(wǎng)供區(qū)已建成向家壩-上海、錦屏-蘇南、哈密南-鄭州、溪洛渡-浙西、寧東-浙江、酒泉-湖南、晉北-江蘇、錫盟-泰州、上海廟-山東、扎魯特-青州±800千伏和準(zhǔn)東-皖南±1100千伏特高壓直流工程，以及其他跨省跨區(qū)直流輸電工程，使得國家電網(wǎng)形成七大直流群，分別是新疆河西直流群、寧夏直流群、四川直流群、山東直流群、安徽江蘇直流群、上海直流群、浙江直流群。其中，安徽江蘇直流群實(shí)際送電能力已接近3000萬千瓦。
與特高壓直流快速發(fā)展相比，特高壓交流穩(wěn)步推進(jìn)，目前華東電網(wǎng)1000千伏特高壓環(huán)網(wǎng)已經(jīng)形成，華北電網(wǎng)1000千伏特高壓輸電和多環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)正在建設(shè)中，華中電網(wǎng)1000千伏特高壓電網(wǎng)正在開展前期工作，特高壓“強(qiáng)直弱交”問題凸顯。
同時，南方電網(wǎng)供區(qū)建成云南-廣東、云南普洱-廣東江門、滇西北-廣東±800千伏特高壓直流工程以及其他跨省跨區(qū)交直流輸電工程，共“八交十直”18條西電東送輸電大通道。
中國科學(xué)院院士周孝信指出：“隨著特高壓交直流電網(wǎng)建設(shè)和大規(guī)模新能源持續(xù)并網(wǎng)，我國電網(wǎng)格局與電源結(jié)構(gòu)正發(fā)生重大變化，交直流送受端強(qiáng)耦合特性復(fù)雜給電網(wǎng)穩(wěn)定性分析與控制帶來新挑戰(zhàn)?！比缤屯芏嗷刂绷魍瑫r換相失敗將產(chǎn)生巨大的能量沖擊，易引發(fā)送端電網(wǎng)功角穩(wěn)定問題和瞬間過電壓風(fēng)險；受端地區(qū)饋入直流規(guī)模不斷加大，對系統(tǒng)電壓支撐能力要求高，大比例受電時存在電壓穩(wěn)定問題。
為解決特高壓“強(qiáng)直弱交”帶來的多回直流閉鎖后潮流轉(zhuǎn)移可能引發(fā)主網(wǎng)失穩(wěn)的問題，今年7月，國家電網(wǎng)建設(shè)投運(yùn)渝鄂直流背靠背聯(lián)網(wǎng)工程，使西南電網(wǎng)與華中電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)異步運(yùn)行，向家壩-上海、錦屏-蘇南、溪洛渡-浙西特高壓直流故障不再對渝鄂斷面、晉東南-南陽-荊門特高壓交流工程產(chǎn)生沖擊，西南網(wǎng)內(nèi)水電送出通道輸電能力提升。但同時，異步運(yùn)行后出現(xiàn)了頻率穩(wěn)定問題，致使西南電網(wǎng)無法承受水電送出N-2故障切機(jī)，為避免棄水，被迫采取直流協(xié)控，并取消上述三大特高壓直流速升功能。
電力電子化裝置占比增長
需更新電網(wǎng)穩(wěn)定分析方法
同時，電力電子技術(shù)在發(fā)、輸、變、配、用等電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)大量應(yīng)用，使得原本可控性較低的電網(wǎng)逐漸“柔性化”，推動電力系統(tǒng)進(jìn)入靈活化、智能化、可控化時代。
例如，靈活交流輸電技術(shù)（FACTS）可增強(qiáng)交流電網(wǎng)的調(diào)節(jié)和潮流優(yōu)化能力，并提供緊急功率和電壓支撐；可控串補(bǔ)裝置（TCSC）串聯(lián)于交流輸電線路中，通過降低線路阻抗，提高輸送功率，增強(qiáng)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性；統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）能同時統(tǒng)一控制或有選擇地控制影響線路有功和無功潮流的所有參數(shù)，在負(fù)荷密度大、供電可靠性要求高、線路廊道資源緊張的地區(qū)具有很好的應(yīng)用前景；柔性直流輸電則為電網(wǎng)靈活控制水平提升提供了一種有效的技術(shù)手段。
截至目前，我國已在蘇州南部電網(wǎng)建設(shè)投運(yùn)世界上電壓等級最高、容量最大的500千伏UPFC工程，在南京220千伏西環(huán)網(wǎng)建成UPFC工程；建成南匯、南澳島、舟山、廈門等柔性直流輸電工程，正在建設(shè)烏東德混合直流，并將建設(shè)白鶴灘級聯(lián)混合直流工程……
不僅是電網(wǎng)，接入的新能源及其他發(fā)電機(jī)組也越來越多采用電力電子技術(shù)裝置。周孝信介紹：“常規(guī)機(jī)組大量被電力電子裝置替代導(dǎo)致系統(tǒng)整體慣量下降，近年來，在新能源占比較高地區(qū)發(fā)生了多起頻率穩(wěn)定事故?！?/p>
同時，電力電子技術(shù)額定電流、電壓等級、功率密度不斷增大，單位容量成本降低、體積減小、損耗降低，且不斷有新型電力電子器件、裝置開始出現(xiàn)并逐步成熟?！半娏﹄娮友b置在電力系統(tǒng)中所占比重日益增加，將使得電網(wǎng)穩(wěn)定形態(tài)更加復(fù)雜，除動態(tài)電壓問題更加嚴(yán)重外，還會產(chǎn)生各種寬范圍頻率的振蕩問題，綜合控制難度更大，因此需更新電網(wǎng)穩(wěn)定分析方法。”中國工程院院士、全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院院長湯廣福指出。
可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)
與數(shù)字技術(shù)等融合發(fā)展
除電網(wǎng)側(cè)特高壓“強(qiáng)直弱交”矛盾突出、電網(wǎng)抗擾動能力下降外，電源側(cè)可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)，也對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來新挑戰(zhàn)。周孝信介紹，隨著可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)，由于多種功率調(diào)節(jié)設(shè)備的共同作用，可能出現(xiàn)多電廠、多機(jī)組、多模態(tài)的振蕩問題，引發(fā)次同步-超同步-高頻帶的寬頻振蕩。
趙慶波指出：“新能源發(fā)電大規(guī)?？焖侔l(fā)展對系統(tǒng)調(diào)峰、實(shí)時平衡、協(xié)調(diào)控制提出了更高要求。'十四五'期間，如果儲能、需求側(cè)響應(yīng)等新型靈活性資源無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，隨著常規(guī)電源及電網(wǎng)中可用的技術(shù)手段逐步減少，新能源快速發(fā)展及消納可能遇到更大問題?！?/p>
此外，湯廣福還表示：“在負(fù)荷側(cè)，冷熱電氣多種能源共存、分布式電源廣泛接入、電動汽車與電網(wǎng)雙向互動，都是現(xiàn)代電網(wǎng)面臨的新挑戰(zhàn)。”隨著國家電網(wǎng)加快部署建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G等為代表的數(shù)字技術(shù)越來越多應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，都將使能源供應(yīng)格局、電力交易模式等發(fā)生重大變革。
而且，隨著電改深入推進(jìn)，“十四五”電力市場將不斷完善，基于市場化的電力供需平衡將不斷成熟，這都將對電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來新挑戰(zhàn)。
持續(xù)完善電網(wǎng)特性研究
提升電力系統(tǒng)整體效率
對于“十四五”電網(wǎng)安全運(yùn)行面臨的挑戰(zhàn)，周孝信建議，應(yīng)充分發(fā)揮已建成跨區(qū)特高壓直流的輸電能力，建設(shè)已核準(zhǔn)和已投產(chǎn)的特高壓直流配套電源，提高經(jīng)濟(jì)效益；繼續(xù)研究完善華北、華東、南方、西南（川藏渝）、東北六大區(qū)域電網(wǎng)的輸電電壓等級和主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其中華中、西南（川藏渝）、南方應(yīng)重點(diǎn)研究；開展華北-華中大區(qū)電網(wǎng)之間異步互聯(lián)探索研究；加強(qiáng)理論和實(shí)際研究，解決伴隨著電網(wǎng)發(fā)展出現(xiàn)的影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的新現(xiàn)象問題。“'十四五'安排新的跨區(qū)輸電通道，送端配套電源、受端消納市場、配套電網(wǎng)與輸電通道應(yīng)同步推進(jìn)，要充分運(yùn)用市場手段，確保已建、新建跨區(qū)跨省通道輸電效率維持在合理水平。”趙慶波也指出。
對于電力系統(tǒng)越來越多應(yīng)用電力電子技術(shù)、裝置的情況，湯廣福建議：“需精確模擬基于電力電子技術(shù)的復(fù)雜控制系統(tǒng)，提高仿真的精確性；需提升數(shù)?；旌戏抡娴募夹g(shù)能力，提高多電力電子裝備的協(xié)調(diào)控制和系統(tǒng)調(diào)度能力?！贝送?，還應(yīng)提高電力電子裝置的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
此外，對于新能源可持續(xù)發(fā)展、電力供需、系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力建設(shè)等問題，趙慶波提出了具體建議：“按照新能源利用率不低于95%的目標(biāo)，提出新能源合理開發(fā)規(guī)模和布局；著力提升電力系統(tǒng)整體效率，可按照95%最大負(fù)荷進(jìn)行電力平衡，更加注重電量平衡；加強(qiáng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力建設(shè)，推動源-網(wǎng)-荷-儲統(tǒng)一規(guī)劃，提高靈活調(diào)節(jié)電源比重，持續(xù)推動在建抽水蓄能電站按期投產(chǎn)，繼續(xù)實(shí)施火電靈活性改造，推動儲能技術(shù)進(jìn)步；加快泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在配售電側(cè)的建設(shè)與應(yīng)用；推進(jìn)智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展及能源基礎(chǔ)設(shè)施互聯(lián)互通，促成全行業(yè)、全產(chǎn)業(yè)鏈共享發(fā)展機(jī)遇。”
