中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：隨著全球能源轉(zhuǎn)型推進(jìn)，波動(dòng)性可再生能源（Variable Renewable Energy，VRE）在電力系統(tǒng)中占比提升，如何通過(guò)并網(wǎng)管理保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行是業(yè)界廣泛關(guān)注的重要問(wèn)題。
2016年，國(guó)際可再生能源署（IRENA）發(fā)布報(bào)告《擴(kuò)大可變可再生能源：電網(wǎng)規(guī)范的作用》，重點(diǎn)圍繞并網(wǎng)規(guī)范，提出了VRE并網(wǎng)管理需要關(guān)注的重點(diǎn)方面，并選取德國(guó)、愛(ài)爾蘭、澳大利亞等典型國(guó)家，分析了其并網(wǎng)規(guī)范相關(guān)實(shí)踐。
2022年4月，IRENA更新《可再生電力系統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)范》報(bào)告，與2016年相比主要有兩大背景變化：一是全球VRE占比持續(xù)提升，推動(dòng)碳中和步伐加快。二是電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能等新技術(shù)在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，新興主體不斷涌現(xiàn)，成為電力系統(tǒng)中不容忽視的重要力量。2022年報(bào)告仍圍繞并網(wǎng)規(guī)范，聚焦VRE及電動(dòng)汽車(chē)、分布式資源、儲(chǔ)能等新技術(shù)和相關(guān)新興主體，分析了最新并網(wǎng)規(guī)范的技術(shù)要求及發(fā)展趨勢(shì)。
報(bào)告共分為7個(gè)部分：一是并網(wǎng)規(guī)范在促進(jìn)電力系統(tǒng)各主體間建立信任、保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行方面發(fā)揮重要作用。二是并網(wǎng)規(guī)范通常包含電壓和頻率工作范圍、頻率控制、電壓控制、故障穿越、保護(hù)、有功控制等九大類(lèi)技術(shù)要求。三是隨著VRE占比提升，并網(wǎng)規(guī)范需要關(guān)注電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能等新技術(shù)，并對(duì)VRE提出新的技術(shù)要求。四是并網(wǎng)規(guī)范相關(guān)的技術(shù)要求有利于各主體提供輔助服務(wù)。五是并網(wǎng)規(guī)范的合規(guī)性管理應(yīng)在技術(shù)合規(guī)性認(rèn)證、現(xiàn)有在網(wǎng)設(shè)備適應(yīng)新技術(shù)規(guī)定的升級(jí)改造管理方面著力。六是跨區(qū)域并網(wǎng)規(guī)范有助于促進(jìn)跨區(qū)域電力交易和VRE發(fā)展。七是應(yīng)綜合考慮VRE占比、電網(wǎng)規(guī)模、與外部系統(tǒng)的互聯(lián)程度、電源裝機(jī)結(jié)構(gòu)等因素，差異化制定并網(wǎng)規(guī)范。
（一）隨著VRE占比提升，其對(duì)電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的影響日益增大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、頻率控制等技術(shù)要求成為各國(guó)關(guān)注的重點(diǎn)
隨著VRE占比增加，替代同步發(fā)電機(jī)組，將導(dǎo)致系統(tǒng)慣量降低。若系統(tǒng)慣量過(guò)低，系統(tǒng)出現(xiàn)大的頻率故障后，系統(tǒng)頻率變化率變大、跌落變快，短時(shí)間內(nèi)一次調(diào)頻無(wú)法及時(shí)響應(yīng)，頻率可能會(huì)跌落至低頻減載的設(shè)定點(diǎn)以下，導(dǎo)致系統(tǒng)的頻率出現(xiàn)問(wèn)題或安全性受到影響。
目前國(guó)際上主要采用兩種方式解決頻率變化率問(wèn)題。一是規(guī)定系統(tǒng)慣量下限，將頻率變化率維持在可接受范圍。英國(guó)、北歐同步系統(tǒng)和德州電力可靠性委員會(huì)都規(guī)定了此類(lèi)慣量下限。二是通過(guò)激勵(lì)機(jī)制或優(yōu)化市場(chǎng)設(shè)計(jì)，提升系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及頻率支撐。例如愛(ài)爾蘭輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商激勵(lì)同步發(fā)電機(jī)組降低最小技術(shù)出力，以保證在線(xiàn)運(yùn)行并提供轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；輔助服務(wù)市場(chǎng)中，激勵(lì)新型儲(chǔ)能等主體為系統(tǒng)提供快速頻率支撐。部分最新的并網(wǎng)規(guī)范還引入了對(duì)發(fā)電機(jī)組承受頻率變化率最低限值的要求。
（二）在電壓、頻率等并網(wǎng)技術(shù)規(guī)定方面，對(duì)VRE的要求逐步與常規(guī)電源同質(zhì)化
以往VRE場(chǎng)站無(wú)法通過(guò)調(diào)節(jié)有功和無(wú)功輸出響應(yīng)電網(wǎng)擾動(dòng)過(guò)程中的頻率、電壓變化，國(guó)外通常稱(chēng)這種情況為跟網(wǎng)（grid following）。隨著VRE占比逐步提高，尤其是成為電力系統(tǒng)中的主導(dǎo)電源，目前越來(lái)越多的國(guó)家要求VRE提供主動(dòng)支撐電網(wǎng)能力，國(guó)外也稱(chēng)為構(gòu)網(wǎng)能力（grid forming）要求，并向常規(guī)電源看齊。歐洲、英國(guó)等國(guó)家已開(kāi)始向這個(gè)方向探索。例如，2021年3月，歐洲輸電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商聯(lián)盟（ENTSO-e）發(fā)布報(bào)告，認(rèn)為歐洲并網(wǎng)規(guī)范中針對(duì)基于變流器的發(fā)電設(shè)備應(yīng)引入構(gòu)網(wǎng)能力，并已成立相應(yīng)工作組；2022年1月，英國(guó)能源監(jiān)管機(jī)構(gòu)Ofgem發(fā)布電網(wǎng)規(guī)范（GC0137），引入構(gòu)網(wǎng)能力的定義，明確具有構(gòu)網(wǎng)能力的電廠(chǎng)需要具備的響應(yīng)特性以及需要滿(mǎn)足的最低技術(shù)要求等。目前，英國(guó)對(duì)電廠(chǎng)應(yīng)具備的構(gòu)網(wǎng)能力非強(qiáng)制執(zhí)行，而是作為市場(chǎng)產(chǎn)品引入。
（三）分布式VRE規(guī)?；l(fā)展下配電網(wǎng)運(yùn)行管理壓力持續(xù)增加，并網(wǎng)相關(guān)技術(shù)規(guī)定向更低電壓等級(jí)延伸
隨著分布式光伏大量接入配電網(wǎng)，尤其是戶(hù)用分布式光伏快速發(fā)展，配電網(wǎng)并網(wǎng)管理呈現(xiàn)三方面趨勢(shì)：
一是對(duì)分布式電源的低壓穿越要求向更低電壓等級(jí)延伸。以往低壓穿越要求多針對(duì)接入中高壓配電網(wǎng)的分布式發(fā)電，不過(guò)目前德國(guó)、美國(guó)等國(guó)家已將低壓穿越要求延伸至低壓配電網(wǎng)。例如，德國(guó)2009年出臺(tái)中壓并網(wǎng)規(guī)范（BDEW），對(duì)接入中壓電網(wǎng)的電源提出低壓穿越要求；2011年出臺(tái)低壓并網(wǎng)規(guī)范（VDE 4105），未納入低壓穿越要求；2019年出臺(tái)修訂版低壓并網(wǎng)規(guī)范（VDE-AR-N4105），對(duì)接入低壓電網(wǎng)的分布式電源新增低壓穿越要求。
二是更加重視對(duì)分布式電源提出統(tǒng)一的通信接口和協(xié)議要求。這樣做可降低分布式發(fā)電運(yùn)營(yíng)商的成本，目前我國(guó)及德國(guó)、美國(guó)已有相關(guān)實(shí)踐。
三是增加對(duì)屋頂光伏及其他小型分布式資源的有功控制要求。例如，要求減少有功輸出、明確有功功率恢復(fù)的最低速率等。
（四）并網(wǎng)規(guī)范的管理對(duì)象向電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能及產(chǎn)消合一者等新技術(shù)、新興主體擴(kuò)展
主要針對(duì)儲(chǔ)能、光伏+儲(chǔ)能、產(chǎn)消合一者，規(guī)定其頻率控制、電壓控制、有功功率控制等要求，以及規(guī)定了電動(dòng)汽車(chē)充放電模式下的功率控制、故障穿越、電能質(zhì)量、通信等要求。例如，比利時(shí)在某些并網(wǎng)技術(shù)規(guī)定方面將儲(chǔ)能與VRE相結(jié)合，也有單獨(dú)針對(duì)新型儲(chǔ)能的并網(wǎng)規(guī)范，涵蓋頻率、低電壓穿越、電壓穩(wěn)定和無(wú)功功率容量等方面。德國(guó)低壓分布式電源并網(wǎng)技術(shù)規(guī)定對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電、儲(chǔ)能、產(chǎn)消合一者和發(fā)電設(shè)施進(jìn)行了區(qū)分。
（五）在合適的市場(chǎng)機(jī)制下，應(yīng)更多發(fā)揮VRE發(fā)電商、電動(dòng)汽車(chē)以及產(chǎn)消合一者等新興主體向系統(tǒng)提供輔助服務(wù)的能力
一是并網(wǎng)規(guī)范一定程度上減少了電源參與輔助服務(wù)的難度與復(fù)雜度。大部分國(guó)家的并網(wǎng)規(guī)范要求電源具備提供無(wú)功支撐和旋轉(zhuǎn)備用的能力，基于這些要求，電源參與輔助服務(wù)的流程、手續(xù)可以相對(duì)簡(jiǎn)化。
二是VRE發(fā)電商以及電動(dòng)汽車(chē)、產(chǎn)消合一者等新興主體提供輔助服務(wù)是各國(guó)關(guān)注的重點(diǎn)。很多國(guó)家已經(jīng)要求VRE和分布式資源具備慣量支撐、快速頻率響應(yīng)、黑啟動(dòng)能力，未來(lái)VRE和分布式資源將更多地為系統(tǒng)提供輔助服務(wù)支撐。
三是并網(wǎng)規(guī)范可以通過(guò)制定有關(guān)通信、控制接口等方面的要求，滿(mǎn)足VRE、分布式資源參與輔助服務(wù)的需求。并網(wǎng)規(guī)范一般不涉及市場(chǎng)化交易技術(shù)。
