中國儲能網(wǎng)訊：“最近幾年新能源發(fā)展非常迅猛，到2017年年底，我國風電裝機容量達到1.64億千瓦，光伏裝機容量達到1.3億千瓦，規(guī)模均居世界第一。我們1900多萬新能源裝機也占到全球新能源裝機的37%，新能源已成為近20個省級電網(wǎng)第二大電源。但是新能源機組不具備常規(guī)機組的頻率和電壓支撐的能力，會導(dǎo)致系統(tǒng)有功和無功儲備減少。我們從2016年國內(nèi)電網(wǎng)公司層面推動試點，我們就啟動了新能源虛擬同步機示范工程建設(shè)，探索適應(yīng)中國國情的新能源主動支撐電網(wǎng)技術(shù)和工程實現(xiàn)方案?！?
——摘自劉輝在2018中國儲能西部論壇發(fā)言
2018年8月2日中國儲能西部論壇在青海海東舉辦。在“西部各區(qū)域儲能典型應(yīng)用探討”環(huán)節(jié)，國網(wǎng)冀北電力科學研究院新能源研究所所長劉輝作了“儲能在新能源電站主動支撐能力方面的應(yīng)用”主題演講，以下為演講全文。
劉輝：大家下午好，下面我給大家匯報一下儲能在新能源主動支撐電網(wǎng)運行方面的一些探索。首先給大家介紹一下新能源主動支撐，什么是主動支撐呢？這一塊的挑戰(zhàn)有多少？另外就是AGC這一塊的調(diào)度下面，主動算什么，新設(shè)備能源設(shè)備，新能源電站，不接觸調(diào)度，根據(jù)電網(wǎng)的運行情況，比如說電網(wǎng)的電壓、頻率等自主、自動地去降低，這種能力叫做新能源的主動支撐。
最近幾年，隨著新能源的規(guī)模變大，需求也越來越迫切。我今天給大家匯報三個方面：第一個是新能源需求的分析。我們對新能源主動支撐需求分析。第二個是虛擬同步機示范工程建設(shè)。第三個是相關(guān)實驗與應(yīng)用模式的研究。
最近幾年新能源發(fā)展非常迅猛，到2017年年底，我國風電裝機容量達到1.64億千瓦，光伏裝機容量達到1.3億千瓦，規(guī)模均居世界第一。我們1900多萬新能源裝機也占到全球新能源裝機的37%，新能源已成為近20個省級電網(wǎng)第二大電源。
因為我來自冀北，2015年7月，國務(wù)院批準建設(shè)張家口可再生能源示范區(qū)，按照這一塊的規(guī)劃，預(yù)計2030年，張家口可再生能源示范區(qū)風電達到2000萬，光伏是24000萬，光熱是600萬千瓦。藍圖描繪得非常宏大實際上在高占比區(qū)域，從電網(wǎng)的運行角度還是面臨挑戰(zhàn)，主要是電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力下降，新能源機組不具備常規(guī)機組的頻率和電壓支撐的能力，會導(dǎo)致系統(tǒng)有功和無功儲備減少。
第二個是電網(wǎng)的抗擾能力不斷下降，這一塊比較專業(yè)。新能源的有效轉(zhuǎn)動慣量遠小于常規(guī)組合，會導(dǎo)致系統(tǒng)總體慣量不斷減少，持續(xù)惡化電網(wǎng)的抗擾能力。
第三個是電網(wǎng)穩(wěn)定風險不斷增加。新能源電網(wǎng)等設(shè)備的接入，會導(dǎo)致電網(wǎng)電力電子化程度不斷提高，系統(tǒng)穩(wěn)定形態(tài)更為復(fù)雜，同時將日益增大電網(wǎng)的穩(wěn)定風險。
我們新能源要想?yún)⑴c這個環(huán)節(jié)的話，第一個是汽包預(yù)留備用，第二個就是自動感知到系統(tǒng)頻率變化，這種變化就是有一個調(diào)速器，我們有兩種方法讓它去預(yù)留備用，汽包在新能源方面預(yù)留一個汽包出來。比如說發(fā)電這一塊一個是一個兆的，所以這種情況下，我留一些就可以了，這就是平常所說的預(yù)留備用的。
第二個是和今天主題配一些儲能，調(diào)速器這一塊，將來可以虛擬同步控制的方式，使它虛擬進一步調(diào)頻的功能。
前面幾個片子有一點技術(shù)，所以跟大家說明比較費勁，下面我說一下冀北公司在虛擬同步機方面做的一些探索。實際上從2016年國內(nèi)電網(wǎng)公司層面推動試點，我們啟動了新能源虛擬同步機示范工程建設(shè)，探索適應(yīng)中國國情的新能源主動支撐電網(wǎng)技術(shù)和工程實現(xiàn)方案。
2019年11月份，我們59臺風電虛擬全部改動。第二個是我們光伏虛擬同步機示范工程進展，這一塊工程進展比較快，2016年1月份，我們首臺光伏虛擬同步機掛網(wǎng)運行。2016年12月份，光伏虛擬同步機全部建成投運；2017年3月份完成光伏機現(xiàn)場試驗。我們儲能配置有兩種，一種是儲能配置，一種是超級電網(wǎng)。
第三個虛擬空機改造是集中式的虛擬空機，這是光伏的集中式PCS，這個是儲能虛擬空機的電池，這個是我們虛擬同機這一塊，我們兩個5兆瓦的，我們選的虛擬電池有兩個，一個是比亞迪的，還有一個是綠成（音）的。在2017年7月份的，我們完成了樣機的研制。2017年12月份，我們2臺電站式機全部投運。
最后簡單說一下我們圍繞示范工程所作的工作。
PPT圖示：這是我們運行的曲線。這里跟大家說兩個，這個是上面系統(tǒng)頻率的信號，我們很多電網(wǎng)都在滾動，下面這個是儲能電站響應(yīng)情況，系統(tǒng)頻率低壓以后，實際上事后分析，這一塊不僅僅是一次調(diào)頻，主要含量是掛電這一塊的作用。
各類試驗和實驗運行情況表明風電、光伏、電站式虛擬同步機，均具備調(diào)頻、調(diào)壓、阻尼等主動支撐能力。
相關(guān)的試驗與應(yīng)用模式研究，這一塊能否通過轉(zhuǎn)子慣量進行一次調(diào)頻，經(jīng)濟性好，不增加風電場的成本，但存在嚴重的頻率二次跌落問題。雖然研究提出多種轉(zhuǎn)述綜合恢復(fù)策略，但頻率二次跌落問題仍無法消除，在最佳改善效果的情況下二次造成的頻率跌落深度仍然和新能源機組不參與調(diào)頻方式下的頻率跌落深度相仿。風電組機葉輪和轉(zhuǎn)子慣量可發(fā)揮類似常規(guī)機組的慣量支撐作用，不宜作為一次調(diào)頻能量的來源。
預(yù)留備用OR加裝儲能，預(yù)留備用的風電虛擬同步機調(diào)頻特性與火電機組相當，但經(jīng)濟性較差。以100MW風場為例，其年經(jīng)濟損失達2500萬。
集中加裝儲能需增加風電投資2—3%，對于100MW風電場，儲能投資約2650萬元，約等于一年的棄風損失。
對于風電場這一塊，不能不僅主張加裝，我們還建議把轉(zhuǎn)子慣量和儲能結(jié)合起來，承擔調(diào)頻峰值需求與穩(wěn)態(tài)需求的差值，充分發(fā)揮其短時小幅度支撐的峰值。
光伏電站，今天下午討論了很多，光伏電站用兩種方式，一個是把我們光伏電量和我們的儲能結(jié)合起來，一種是光伏電量里面，在電站加起來，現(xiàn)在我們的觀點，我們安裝在電站里面加比較合適，原因是集中加了以后運營比較簡單一些。第二個集中加了以后，總體容量比較大，我們可以看到多種模式的應(yīng)用。
最后幾點思考。今天剛才座談的時候也討論到了，我覺得多模式應(yīng)用是一個未來的方向。第二個是儲能的選型和配置相關(guān)的一些技術(shù)。雖然經(jīng)過在座各位幾年的努力，已經(jīng)有很大的進步，但是我們覺得還是有一些問題需要解決，規(guī)?；膯栴}，安全成本、壽命、備率、響應(yīng)速度還有多模式應(yīng)用配置的優(yōu)化等問題。
最后，市場機制建設(shè)和市場激勵是關(guān)鍵。這一塊有市場激勵和鼓勵，另外機制的建設(shè)也是非常關(guān)鍵的。
我今天給大家匯報這么多，很多觀點都是個人的觀點，不代表我們公司。如果大家有問題，歡迎會后與我們進行討論。
（根據(jù)中國儲能西部論壇現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)嘉賓審閱）
