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可再生能源应用呼唤友好电网环境

2013/5/3 8:50:44 作者：UPS应用来源：UPS应用
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近日，甘肃、内蒙、辽宁相继评出一批并网“友好型风电场”和“友好型光伏电站”。随着大规模波动式可再生能源发电、高渗透率的分布式电源大量接入，电网安全、稳定运行面临越来越大的压力，“并网友好”逐渐成为光伏电站、风电场的新标准。

近日，甘肃、内蒙、辽宁相继评出一批并网“友好型风电场”和“友好型光伏电站”。随着大规模波动式可再生能源发电、高渗透率的分布式电源大量接入，电网安全、稳定运行面临越来越大的压力，“并网友好”逐渐成为光伏电站、风电场的新标准。
　　
　　最近，美国Battelle公司开发的“电网友好型充电控制技术”则让电动汽车根据电网的情况自动启动或停止充电，在用户侧减轻电网压力，让车主花费更少、让电网更安稳。“我们需要充电站，而且充电站需要具备与智能汽车、智能电网基础设施相匹配的智能水平，从而避免对电网造成压力，并且为能源消费和电网提供灵活的计费方式。”美国能源部智能电网研究与发展部项目经理丹·唐对此表示。
　　
　　“建设坚强的智能电网、友好电网环境需要发电或用电设备与电网协调互动，以支持电网安全、经济运行。”中国可再生能源学会风能专委会资深委员姚小芹对本报记者表示，“在国外，并网友好是光伏电站、风电场建设始终坚持的一项基本原则，现在更是在用电侧取得了成果。而国内差距很大，不仅标准缺失，更重要的是建立的标准执行也很随意，这样的后果就是大规模的风电场、光伏电站吹西北风晒太阳。”
　　
　　电网友好型可再生能源发电
　　
　　近年来，我国可再生能源发展迅猛。截至２０１２年年底，我国风电并网装机达到６３００万千瓦，超过美国成为世界第一风电大国，年发电量超过１０００亿千瓦时，风电成为我国第三大电源。
　　
　　2010年之前，我国光伏发电装机数量基本可以忽略，全国90％以上的光伏电池产量依靠出口。2011年国内光伏发电装机比上年增长3倍以上，超过3吉瓦；2012年这一数字又上升至７吉瓦；2013年全国新增光伏发电装机预计将达到10吉瓦，消耗全国将近一半的光伏电池产量。
　　
　　但是，光伏、风电等可再生能源发电具有不稳定、难预测及难调控等特点，于是并网问题随之而来。
　　
　　国家能源局表示，2012年全国“弃风”电量约200亿度。如果按照目前国家火电1度电煤耗226克计算，200亿度电损失的标煤就超过678万吨，而直接造成的经济损失则超过100亿元。
　　
　　光伏发电大规模发展时间不长，但是并网问题已经开始显现。一位光伏制造企业的负责人对记者表示：“很感谢国家打开国内市场，这减轻了光伏制造企业很大的压力。至于并网难，这确实是一个问题，现在已经开始出现，将来大规模装机之后，可能会更加严重，这需要大家重视、解决。光伏制造企业需要在技术创新方面下功夫，使可再生能源发电从‘垃圾电’变成‘优质电’，让电网可以像接纳火电那样轻松接纳，减轻电网压力，从根源上解决并网问题。”
　　
　　标准缺失执行不力
　　
　　如何让可再生能源发电变得更优质，成为并网友好型电源？
　　
　　姚小芹表示，主要是提高可再生能源发电的可预测性、稳定性、可调可控性，“在各种工况下以有利于电网稳定的方式运行，如低电压穿越”。
　　
　　所谓“低电压穿越”就是指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常。低电压穿越不仅能让电压波动时风机不解列，避免连锁故障，还有效地提高了风电场运行的安全稳定性。
　　
　　“光伏、风电、生物质能等新能源发电产业的环境、气象等不确定因素较多，预测难度很高。目前，以提高新能源发电预测为主要目的的电网友好发电技术在国内得到了初步研究和应用；在提高新能源发电稳定性方面，应用于风电场的低电压穿越技术是目前较为热门的电网友好技术；风电的远程调节控制我们也已经有了应用。”姚小芹说。
　　
　　“但这些应用都是示范，并没有普及。”姚小芹介绍，国内的可再生能源应用时间短，发展的速度快，在很多方面都存在标准缺失的问题，而且发布的标准执行起来力度也很有限。
　　
　　以低电压穿越为例。早在2003年德国的风电并网导则就要求风机须具备低电压穿越能力，国内在2007年才认识到这个问题，并于2008年向国家申报了863计划项目，2009年年底具备了检测能力。但直到此时，低电压穿越能力并没有列入国家相关标准。
　　
　　2011年，多个风电场发生风电脱网事故，甚至几千台风机同时脱网，造成重大损失。“这促使国家能源局在2011年8月出台的《大型风电场并网设计技术规范》中，要求大型风电场风电机组要具有低电压穿越能力。同时，国家电监会主要针对‘低电压穿越’在全国风电展开安全检查。”一位不愿透露姓名的风电业内人士对记者表示，“但就算是这样，现在的风机低电压穿越能力仍然有问题。有些企业在送检时，一台风机通不过便换一台测试，有时要换十几台风机才最终通过，你能说这些企业的风机具备低电压穿越能力？”
　　
　　友好环境需三方协同努力
　　
　　为应对风电、光电愈来愈突出的运行控制、接纳、送出等问题，国家863计划“电网友好型新能源发电关键技术及示范应用”项目2012年年底在兰州启动。
　　
　　国家电网副总经理舒印彪表示：“光伏设备制造企业要加大技术和设备研发攻关力度，提高电池质量、寿命和性能；加大逆变器谐波控制技术研究，提升设备低电压穿越能力、有功无功功率调节能力；完善主控系统运行性能和指标，建设电网友好型光伏发电系统。”
　　
　　“目前，德国等国家及国际电工委员会（IEC）标准准备提出要对风机进行高电压穿越能力检测。国外风机厂商通过标准升级淘汰落后技术，通过技术升级提升产品竞争力，因此国内风机厂商也应主动开发电网友好型风机，以技术进步来带动市场。”中国电科院专家表示。
　　
　　在用户侧，美国Battelle公司开发的“电网友好型充电控制技术”，可以通过持续监测电网电流变化的频率和不同车辆的充电速度保证电网的稳定。如果电网发生意外导致电流频率快速下降，充电系统将自动停止。这在风电、光伏等可再生能源大规模应用，电网波动频繁时，将很好地保障电网稳定。
　　
　　“‘电网友好型新能源发电关键技术及示范应用’项目的研究和实施，能够解决新能源发电发展面临的关键技术问题，促进智能电网的建设。同时项目的建设对我国促进能源结构优化和高效利用、保障电力供应安全、培育战略性新兴产业等具有十分重要的意义。”姚小芹表示，“我们取得了一些成果，通过了一些标准，但一个重要的问题是，这些标准并没有有力执行，成果也没有得到及时应用，新标准新成果的推广遇到很多的阻力，反倒是不少落后技术仍在大力推广。建设友好电网环境，促进新能源应用，需设备制造企业、电场与电网三方共同努力，让新能源在生产、输送、消纳有一个和谐的生态环境。”
　　
　　编辑：Harris

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