为了满足高占比新能源网的要求，除了通过虚拟储藏等技术增加惯性量外，还通过技术革新扩大电力系统允许的频率变动带宽，降低系统对惯性量的要求，实现频率防御控制系统

 

能源变革是世界能源发展的大趋势。 近年来全球电源结构逐渐变化，新能源的重要性越来越显现，全球电力设备中全球风力发电、光伏发电的比例持续上升。

 

我国能源系统也在加快变革，大力发展新能源顺应了我国能源生产和消费革命的发展方向。 到2019年末，国家电网有限公司经营区新能源发电设备为3.5亿千瓦，占总设备容量的比例超过2019。 预计到2050年，全国风电、光伏发电设备的容量占有率将分别达到24%和31%。 在能源变革的大背景下，对源网络协调系统有什么样的探索？ 未来应该怎么改善？

 

高占比新能源持续接入，源网络协调面临挑战。

 

高占比新能源电力系统两个主要特征变化——新能源发电具有间歇性和不确定性，新能源的随机变动会改变接入点的电气参数，增加系统运行的控制难度。 新能源并网控制特性与普通电源大不相同，大量电力电子器件的持续接入使电网的运行特征从“电磁耦合”转变为“电-电转换”。

 

高占比新能源的持续接入给电网的安全平稳运行带来了不稳定的因素，源网的协调面临以下挑战。

 

高占比新能源电力系统的感知水平亟待提高。 新能源单元的动态过程复杂，单元的重要运行信息难以实时上传，各类型电源之间对全球可控制资源运行状态的信息调整不足，实现了全网络可控制资源的灵活控制和精确评价，

 

高占比新能源电力系统的稳态调节水平必须不断提高。 新能源发电受资源、环境的影响，容易出现随机变动，预测难度大，对电网的运行有很大影响。 新能源无效调节能力没有充分发挥，电力大幅度变化容易引起电压变动。 新能源输出的变动引起了电网有效调节的困难。

 

新能源的抗干扰能力依然需要提高。 电网发生干扰，电压、频率越受限制，接入电网末端的新能源机端子电压的变动就越剧烈，新能源耐压、耐频率能力不足，容易发生连锁脱网事故，影响电力系统的安全稳定运行。

 

新能源的主动支持能力需要进一步挖掘。 在新能源占有率高的电力系统中，通常的通电空间减少，系统惯性量降低，容易发生大幅度的电力变动，产生系统的频率稳定问题。 不同类型的新能源暂态特性差异显着，不能有效支持电网，集中外送地区容易发生电压稳定问题。高占比新能源电力系统宽带振动问题有待深入研究预防。 新能源、直流等多种电力电子设备和复杂控制设备接入电力系统，电网次/超同步振动高维、宽带问题显著，振动机理复杂。

 

新版强制国家标准《电力系统安全稳定导则》对包括高占比新能源电力系统在内的源网协调提出了新的要求。 现在，在《导则》的指导下，有必要探索在能源变革背景下构建源网络协调系统的方法。

 

创新技术和管理，提高新能源感知水平和管制能力

 

现在西北电网的新能源设备已经突破了1亿千瓦，约占总设备的4成。 面对新能源设备占比不断上升的形势，近年来国家电网有限公司西北分部在应对高占比新能源电力系统感知水平、控制能力、新能源扰动防止能力、源网相互支持能力及宽带稳定问题方面进行了创新实践

 

在提高感知水平方面，国网西北分部在新能源电站安装了高精度的监视装置，对新能源单元及现场站的状态实现全过程感知。 对西北电网超过1亿千瓦的控制资源进行分层，使分区访问直流群的可控制资源池，实现风、光、水、火、直流、柔性交流输电系统(FACTS  )等控制资源的控制量和分布信息的实时感知、掌握

 

为了有效解决高占比新能源输出变动调节难度大的问题，国网西北分部通过新能源发电168小时的阶段性滚动预测，将高占比新能源科学纳入电网的初步管理，降低新能源阻碍率。 针对全网无效资源的协调控制问题，建立“网-省-场”三级协调的自动电压控制系统，充分挖掘新能源参与电网电压调节的能力，包括风电机组、光伏逆变器、SVC/SVG等多种无效资源设备时通过日内滚动计划调整、实时计划偏差修正的多时间尺度、多电源协调优化，实现多断面级联优化控制，提高重要断面清洁能源送出效果。

 

国网西北分部在提高新能源抗干扰能力方面发挥作用，提高和优化新能源一、二次设备的耐压/耐频率能力，扩大设备运行的“电压/频带宽度”。 现在西北电网已经组织完成了3293万千瓦风力发电机组的耐高压能力改造，改造数量和规模全部领先，祁韶直流运输能力50万千瓦和近区风力发电能力超过300万千瓦。

 

在挖掘新能源网的相互作用能力方面，国网西北分部建立了高占比新能源电力系统的转动惯量监视和分析评价手段，建立了频率稳定水平量化分析模型，求出了电网的最小需求转动惯量，新能源极限发电负荷能力提高新能源的高速频率响应能力，有效加强西北电网调频资源储备，利用新能源与常规电源在时间、频率维度上的匹配，完善西北电网的调频系统。 针对不同地区电网稳定特性的差异，提取重要的控制环节和参数，优化新能源故障穿越控制参数，通过闭环过程提高新能源大规模接入电网的稳定水平。为了应对宽带稳定问题，国网西北支部在新能源场站侧增加了二次/超同步振动监视系统，有效监视新能源和火电机组的扭转振动等信息，分析和寻找振动源，利用振动源的快速切除方法屏蔽连锁故障的传导

 

完善新形势下的源网络协调系统，支持能源变革的发展

 

随着后来新能源的持续发展，更多的电力电子设备接入电网，电网形态发生了深刻的变化，电力系统的发展逐渐突破现有的理论、运行控制框架。这需要不断完善新形势下的源网络协调系统，支持能源变革和电网发展。

 

电力电子化设备的占有率不断增大，对于含有大量新能源的高阶、强非线性系统，传统的量化稳定分析方法已经不再适用，需要进一步深化和研究电力电子化电力系统的稳定性基础理论和分析方法，在运行控制中

 

将来新能源发电占有率依然上升，转动惯量持续下降，对频率干扰的耐性逐渐下降。 为了满足高占比新能源电网的要求，除了通过虚拟储能等技术增加惯性量以外，还需要通过技术革新扩大电力系统允许的频率变动带宽，降低系统对惯性量的要求，完善频率防御控制系统的体系结构

 

随着能源互联网的发展，电力智能化和各种需求响应措施得到大力推进，电力负荷资源的种类更加多样，灵活的调节能力也得到增强。 传统的发电跟踪负荷源负荷平衡系统已经难以满足要求，负荷侧更好地发挥调节作用，构筑负荷跟踪新能源变化趋势的源负荷交互平衡系统，在负荷侧释放调节空间，促进新能源的发展

 

针对大规模新能源装机接入对主网电压支持的“空心化”趋势，必须考虑不同时间尺度的电压特性需求，重构电网控制结构，优化无效配置资源，完善传统的分层分区电压控制系统：大二次一次电网合理配置动态无功补偿和调相机，维持本级电网的无功平衡，减少与其他各级电网的无效交互。 用低电压级电网充分挖掘和发挥新能源的无功电压控制潜力，合理配置分散调相机，支持末端电网电压。

 

新能源单元与以往的同步机相比，具有短路电流限制、等值阻抗不稳定、频率偏移等特性，以往的继电器保护原理存在适应性问题。 然后必须积极研究适应新能源装机高占比访问的继电保护的新原理和新技术。

 

将来，电力系统正在向全电力电子化方向发展，对输电侧电力系统来说，同步支持能力不足的问题更加严重。 为了维持电力系统的稳定运行，从电力电子设备的特性本质入手，进行全球统一协调，充分挖掘电力电子设备的灵活控制潜力，提高控制的灵活性和正确性，实现源网负载存储的相互作用，电力电子化电力系统