【中国电力科学研究院】2024新能源并网技术发展现状及展望报告_38页_13mb

新能源并网技术发展现状及展望总结

一、新能源并网特性

1.1 资源特性

• 新能源资源（如风能、光能）具有随机性与波动性，不可运输与存储，能量密度低，空间分布差异大。
• 新能源发电出力具有较大的不确定性，难以准确预测与调度。

1.2 设备特性

• 新能源设备抗扰性低，耐压、过流能力弱，受扰后易脱网，主动支撑能力不足。
• 发电单元数量多、类型多，不同类型、型号的设备在故障穿越、宽频带动态特性方面差异显著。

1.3 带来的挑战

• 高效消纳：新能源大规模接入导致系统调节能力不足，功率平衡难度增加；“三北”地区新能源基地外送依赖特高压，调节资源不足，消纳难度大。
• 稳定运行：新能源引发的宽频振荡事故频发，如美国得州20Hz振荡、新疆哈密次/超同步振荡等，造成设备损坏和脱网。

二、新能源并网技术发展现状

2.1 新能源功率预测技术

• 国外发展情况：研究起步早，侧重于单场站层面，主要应用于短期和超短期预测，用于电力市场交易。
• 国内发展情况：自2008年起发展迅速，已形成多时间尺度、多空间范围、多预测对象的预测体系。
• 技术路线：
  • 气象预报（如NWP）为输入数据；
  • 建立气象要素与功率的非线性映射模型；
  • 结果处理包括优化预测和偏差评估。
• 预测类型：
  • 单站预测：通过划分天气类型和波动过程，实现精细化建模。
  • 集群预测：利用网格化NWP数据和深度学习模型，提升区域预测精度。
  • 超短期预测：基于实际功率、测风/测光数据和NWP，实现每15分钟一次滚动预测，提升预测精度。
  • 中长期电量预测：结合历史数据和气候预报，构建月度、年度预测模型，实现全年8760小时电力电量平衡分析。
  • 概率预测：建立预测不确定性模型，生成不同置信度下的预测区间，辅助调度决策。

2.2 优化调度技术

• 基于多场景预测的随机优化调度技术，协调新能源与调节资源在不同时间尺度下的运行，实现最大化消纳。
• 已在青海、新疆等地开展示范应用，推广至西北、东北等8个省级电网。
• 新一代调控平台实现新能源实时调度与运行管理支持。

2.3 生产模拟技术

• 时序生产模拟：基于全年8760小时的电力电量平衡，准确刻画源-网-荷-储运行方式，评估系统新能源消纳能力。
• REPSs软件：已成为新能源接纳能力评估、并网时序优化等的标准工具，已应用于24个省级及以上电网。

2.4 分布式承载力评估技术

• 基于主配网协同评估模型，量化省-地-县的分布式光伏承载力。
• 已开发分布式光伏承载能力评估系统，实现“可观、可测、可调、可控”。

2.5 新能源主动支撑技术

• 光伏/风电已具备功率调节、故障穿越等功能，正向“电网友好”转型。
• 构网型控制技术：通过自同步算法，具备频率和电压调节能力，实现不依赖锁相环的并网运行。
• 同步电机接口型技术：具备同步发电机的电压和频率支撑能力，具有与同步调相机相近的短路电流抑制能力。

2.6 宽频振荡分析技术

• 建立全电磁暂态建模-频域阻抗+时域仿真分析-参数优化与验证的分析抑制方案。
• 制定行业标准《风电场阻抗特性评估技术规范》和《光伏发电站阻抗特性评估技术规范》（送审稿）。
• 研制新能源机组宽频阻抗测试装备，实测验证阻抗特性。
• 构建新能源基地全电磁暂态实时仿真平台，用于宽频振荡仿真与抑制验证。

2.7 分布式光伏技术

• 通过HPLC升级、智能电表非计量功能拓展，实现数据分钟级采集。
• 探索基于3×3千米网格的新能源预测方法，日前预测准确率达93%。
• 采用“集中器+规约转换器”、“智能融合终端”等技术路径，实现低压分布式光伏“可控”和“可调”。

2.8 并网技术标准

• GB/T 19964：适用于>10kV系统，新增一次调频、高电压穿越、连续故障电压穿越等条款，提升电压与频率适应性要求。
• GB/T 29319：适用于10kV、380V系统，新增高电压穿越、连续故障电压穿越等要求，并明确响应时间与调节时间指标。

三、展望

1. 新能源功率预测：随着新能源占比提高，需进一步提升预测精度，延长预见期，丰富预测形式，以支持调度决策。
2. 新能源消纳：面对新增装机超2亿千瓦的趋势，需加强新能源与灵活调节资源的协同规划与优化运行。
3. 稳定控制：应加强风/光主动支撑控制新方法与理论研究，推动构网型新能源的实证与工程应用。
4. 多学科协同：新能源并网涉及能源、电气工程、控制、气象等多领域，需加强产学研协同攻关，推动技术融合与创新。

谢谢！

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