中国电科院张军军：网源协调新技术助推新能源实现平价上网

:“希望到2022年，弃风弃光率总体到5%以内，这里面除了电网自身的努力，更离不开电源的支持。希望和设备厂家，变电开发商，共同做好广源协调，促进光伏的平价上网。”中国电科院新能源研究所主任张军军在“PAT2019年爱光伏一生一世，十年特许权，阳光平价路——光伏先进技术研讨会”发表了重要讲话。北极星太阳能光伏网、一起光伏APP对大会进行全程直播。上发表重要讲话。北极星太阳能光伏网、一起光伏APP对大会进行全程直播。

直播专题：十年特许权，阳光平价路——光伏先进技术研讨会

中国电科院新能源研究所主任张军军主题分享《网源协调新技术助推新能源实现平价上网》。

张军军：感谢主办方的邀请，今天，我想从新能源的诞生地，也是风电和光伏集中开发的典型的西北地区，目前光源发展的新的态势，所运用的新的技术，这个角度为切入点，跟大家一起分享一下未来网源协调的新技术和起到的作用。

首先，跟大家分享一下西北电网电源发展情况，应该说整个西北电网电源装机总量，火电占据50%，剩余的50%是三分天下，也就是水电、风电和光伏，清洁能源和火电各在西北电源类型中平分秋色。西北等新能源大省，新能源装机容量最大的是新疆，其次是甘肃和宁夏，这三个省应该说都是风光并举的一起发展，青海以光伏为主，风电相对来说比较少，因为青海海拔比较高，风密度比较低，风资源不是特别好。所以总体上来说，西北新能源装机总容量普遍达到相当的体量，截止到2018年底，西北网的新能源总装机容量将近9千万，新能源占比应该说是非常高。另外，为了促进新能源的消纳，整个西北网内的常规电源目前在运行方式上都已经在按照负备用方式安排开机。火电作为主要的常规电源来支撑新能源发展，因为火电现在占比50%，总的网调可以调的快速可以响应的电源资源正在逐步的减少，特别是在光伏，应该说整个全网的火电机组都处于深度调幅运营模式，向下调频的能力比较弱。但是恰恰是西北，它是全国最大的送端电，也就是各种资源都集中在西北，但是西北的负荷很小，都是通过特高压线网在往外送，所以它是一个非常典型的送端电网，我们的煤炭、风资源、光资源，包括相当的水资源都在西北地区。整个这样一个典型的大的送端电网，电网频率的特定结构，在快速调频资源被大力挤占的情况下，我们就需要新能源作为主力电源，参与到调频的工作当中来。

说完了电源的西北发展态势，再看一下西北电网的网价格局，截止到目前，西北网主要是通过天中和灵绍两个特高压电流为主进行外送，这两个特高压直流外送总容量超过3千万千瓦，如果说这两个特高压直流线路发生大规模的事故，整个电网有功功率的损耗所造成的频率扰动，对全网的安全稳定运行都会造成很大的影响。特别是按照电网和电源规划，到2020年，西北电网外送总电量就要超过8千万千瓦，所以这么大的优势和特点决定了我们对于电网频率安全的关注度要逐步的加大。我们做了一个方针，随着占比的不断增高，在新能源开机为零到新能源开机1200万，我们看到，如果在新能源全部满开机的时候，如果说新能源不具备频率控制，特别是快速频率控制能力的时候，整个直流网架所带来的西北电网的频率的变化，将会非常的突出，最高已经可以突破50.3赫兹的频率上限。

所以，基于这样一种特点来说，西北电监局以及电力系统，光源协调系统，电力行业标准的规范，我们就开展了关于网源协调，特别是新能源参与电网快速频率响应的相关技术的一些研究。在2016年开始，我们启动了这样一个网源协调机制研究试点，在2016到2017年，在西北电监局的同意下，选定十家风电和光电实战，参与快速频率响应的试点工作，经过几年的努力，把我们快速频率响应的，通过试点项目，得到的一些技术成果和大家分享一下。

一、新能源参与系统侧的调频，针对于风电和光伏不同的工作方式以及机组系统以及电力装置特性，它的快速频率响应技术指标进行了分别设定，主要差别是在一次调频死区设定。风电一次调频死区是0.1赫兹，光伏是0.06赫兹；调差率是2%，光伏是3%，但是功率限幅都是一致的，都是10%。

为什么这么去设计呢？为什么采用风电和光伏差异化快频反应设计方式，主要是避免电网小扰动的风况下，频繁动作造成风电机组的磨损，又频率恢复又能起到积极的支撑作用。另外我们今天上午也在谈，过去的十年，新能源是在根据电网的要求被动的响应，今后网源协调发展技术方向就是起到主动支撑的作用。通过跟传统的火电以及水电的调频参数设置，互为补充，来实现统筹网内各类型电源能够实现快速频率响应能力。

快速频率响应的指标，实际上主要分为六个指标，一是调频控制它的指标偏差；二是测频记录，我们要求测频精度达到0.003赫兹；三是对采样周期的要求；四是躲暂态过程要求；五是有功控制周期，以及响应性能指标要求，这里面设定了三个时间，这三个时间我画了一张图（PPT）。

我们做出来的这一个技术指标要求之后，也形成了相关的规范文件和技术标准，我们这两年也做了一些试点性的工作，来看通过我们不同的技术方案努力，去改造这些风电厂和光伏电站，能不能达到或者满足这些快速频率响应指标的要求。从2016年开始，我们陆陆续续做了十个场站的工作，采用不同技术方案，在这里面我把我们改造试点结果跟大家汇报一下。

风电，有三种典型的改造方案，一是通过原有的风电厂AGC系统，实现快频响应要求，试点的风电厂是鲁能北一风电场、宁夏五里坡风电场，不改变原有装置的网络价格，需要关注的是调频功率指令控制链入比较长，层层下发，快速响应时间比较长。重点关注的是三个时间指标，这个改造方案直接造成最后一个，响应时间会比较长。第二种改造方案，通过能量管理平台进行改造，选了新疆龙源阿拉善口风电场和陕西华能风电场，它的优点是改变原有的风电场架构，需要关注的问题是通过这种技术方式，需要解决与原来的AGC系统的协调匹配问题；第二点是需要不同的风机制造厂商平台存在差异性的问题。最后一种方式，这是非常简单明了的方式，把以前所有的东西给它淘汰掉，采用专业的调频工作队方案，在宁夏五里坡的风电场，金风控制器部分，包括宁夏候桥和金风，都采用这个方案，它的响应时间快，调频效果好，这也容易理解，不存在和原有系统任何的交叉。总体上，我们推荐采用第三种方式，这样一种改造快频响应效果最好。

对于光伏电站来说，改造方案也有三个：前两种跟风电的控制系统改造类似，一种是通过AGC系统改造，优缺点是一样的；第二种是加装快速频率的应用响应装置，它的优点是可以和现有电站和新建电站做到兼容，改造周期比较短。需要关注的问题是现有光伏电站通讯单元与逆变器多采用串行通讯方式，响应时间长，满足快速调频需要结合光伏电站实际情况进行通讯网络优化，并完成与AGC控制策略协调。最后一种方式就非常直接，对逆变器改造，这种改造要更多的发挥我们逆变器的作用，现有光伏逆变器测频精度、频率采样周期大多无法满足快速频率响应快速性要求，需要根据光伏逆变器实际情况进行优化或加装专用高精度测频模块。相对于来说，我们集中的逆变器改造起来，组串式的在通讯网络上的难度更大一些。如果说光伏电调节难道比较大的话，在通讯环节对于我们曾经下发的一致性就要求比较高，台数越多，一次性的难度就更大。做逆变器，在精力上是一种节省的方案，在技术上难度会更大。

最后，我简单的做个总结，作为光伏和电网在西北协同发展的这十年，应该说光源协调，作为光伏友好型接入的试点，我们应该说做了很多的尝试，这十年来也取得了很多巨大的成果，通过西北九个特高压建设，目前西北的新能源，去年已经实现了气风变量和气风气光率的双降。我们也给自己提出了目标，希望到2022年，弃风弃光率总体到5%以内，这里面除了电网自身的努力，更离不开电源的支持，所以希望和设备厂家，变电开发商，携起手来，共同做好广源协调，促进光伏的平价上网，谢谢大家。

（发言为一起光伏APP根据速记整理，未经本人审核）