編者按:讓電網(wǎng)發(fā)自內(nèi)心的支持光伏發(fā)展,最重要的就是如何讓光伏電力成為電網(wǎng)友好型電源,盡管這個問題爭議頗多,但不得不承認的是,這是光伏邁向市場化競爭無法回避的問題。無論是快速調(diào)頻還是儲能配置的要求,都是基于這一大背景下的產(chǎn)物。
題記:隨著光伏、風電在電力系統(tǒng)的裝機、發(fā)電量占比提升,需要更加考慮電網(wǎng)友好方面的發(fā)展和技術提升,去補貼只是新能源發(fā)展的第一步,后面還有很長的路要走。不管接受還是抗拒,對新能源企業(yè)和電網(wǎng)公司來說,需要達成共識和互相理解。
日前,山西電網(wǎng)發(fā)文要求接入在35千伏及以上的已投產(chǎn)的新能源場站進行一次調(diào)頻改造,并且明確了新投產(chǎn)的新能源場站須具備一次調(diào)頻功能方可并網(wǎng)運行,引起了行業(yè)熱議。但實際上,這并不是電網(wǎng)第一次推出風、光伏場站的快速調(diào)頻改造。
早在2016年,西北電網(wǎng)(含青海、陜西、新疆、寧夏、甘肅)新能源場站就啟動了快速頻率響應試點工作,此后區(qū)域內(nèi)的不少光伏電站業(yè)主也就快速調(diào)頻改造等進行了招標。
2019年,南方電網(wǎng)也要求轄區(qū)內(nèi)的廣東、廣西、貴州、云南、海南五省35 kV及以上電壓等級并網(wǎng)的光伏電站以及110 kV及以上電壓等級并網(wǎng)的風電進行一次調(diào)頻,明確新建新能源場站在全場站正式投產(chǎn)運行后2個月內(nèi)應進行一次調(diào)頻試驗并投入一次調(diào)頻功能。此外,湖南、湖北以及山西也專門出臺文件要求新能源場站需具備一次調(diào)頻能力。
究其原因,隨著我國光伏、風電裝機的不斷攀升,新能源在整個電力系統(tǒng)中的占比也逐步提高,“以風電、光伏為主的新能源發(fā)電因直接受到天氣變化影響,發(fā)電很不穩(wěn)定,相較于火電、水電等傳統(tǒng)發(fā)電,這是極大的弊端”,國能日新一次調(diào)頻技術專家告訴光伏們,隨著新能源占比越來越高,大電網(wǎng)中這種輸出電量波動將越來越明顯,給電網(wǎng)維持供需平衡穩(wěn)定帶來極大挑戰(zhàn),同時傳統(tǒng)的調(diào)頻電站將很難響應這種頻發(fā)的、大額的快速調(diào)整。”
“不僅僅是對電網(wǎng)提出了挑戰(zhàn),從用戶端來說,電量的過多或過少帶來的頻率過高或過低,直接影響著用電設備的正常運轉,會造成設備損壞或生產(chǎn)效率降低”,該技術專家補充道。
以西北地區(qū)為例,中國電科院新能源研究中心主任張軍軍在此前的演講中介紹,為促進西北電網(wǎng)內(nèi)新能源消納,網(wǎng)內(nèi)常規(guī)電源已按照“負備用”安排開機方式,擠占了具有轉動慣量的常規(guī)水、火電機組空間,電源結構發(fā)生較大變化,電網(wǎng)可用的快速頻率響應資源逐步減少。
來源:中國電科院
“中午時段新能源達日最大發(fā)電出力時,全網(wǎng)火電機組深度調(diào)峰運行,無法提供向下一次調(diào)頻能力,電網(wǎng)頻率控制特性的結構性困境日趨明顯,造成頻率安全風險進一步加大”,張軍軍補充道。
電網(wǎng)友好性將直接決定“十四五”光伏、風電的市場規(guī)模
實際上,新能源占比的迅速提升,對消納以及電網(wǎng)穩(wěn)定性帶來的挑戰(zhàn)已經(jīng)成為共識。與要求快速調(diào)頻改造類似的是,最近山東、青海等省份均在2020年的光伏競價配置中提出了配套儲能的要求。不少行業(yè)人士認為,消納空間、調(diào)峰、電網(wǎng)安全這都是電網(wǎng)公司的職責,強加到新能源發(fā)電企業(yè)身上,這并不公平。“光伏電站好不容易要進入平價了,配套儲能的話又回到以前了”,某行業(yè)人士抱怨道。
如果單純從光伏行業(yè)的角度來看,這是可以理解的。但不得不引起關注的是,電網(wǎng)消納已經(jīng)成為風、光電站新增容量的決定性因素之一。從全國的裝機規(guī)模來看,各省基本都要以電網(wǎng)公司給出的消納空間來決定當年的新增規(guī)模。在國家優(yōu)先消納的支持性政策退坡之后,要想在競爭激烈的電力市場殺出一片天地,首當其沖的就是如何突破電網(wǎng)的約束。
其中利益集團博弈導致電力調(diào)度偏好等原因,這不是一個行業(yè)能夠解決的問題,擺在光伏行業(yè)面前是,如何通過自身的努力去搶消納。“讓電網(wǎng)發(fā)自內(nèi)心的支持光伏發(fā)展,首先最重要的就是如何讓光伏電力成為電網(wǎng)友好型電源”,某資深能源行業(yè)人士余華(化名)感慨,盡管這個問題爭議頗多,但不得不承認的是,這是光伏邁向市場化競爭無法回避的問題。
無論是快速調(diào)頻還是儲能配置的要求,都是基于這一大背景下的產(chǎn)物。余華認為,“如果新能源想要成為未來的主力能源形勢,承擔電網(wǎng)調(diào)頻的職責是必不可少,這是‘成年禮’之后的光伏、風電不得不面對的現(xiàn)實”。
“新能源快速調(diào)頻能力將會是和AGC、AVC一樣,成為新能源電站必須具備的剛需能力,安裝快速頻率響應系統(tǒng),也是電站響應電網(wǎng)要求履行電站責任的必要舉措。通過快速頻率響應功能工作的改造,機組調(diào)節(jié)速度和精度都將得到改善,電站整體發(fā)電控制效果將提升一個層次,能更加快速、準確的響應電網(wǎng)調(diào)度”,據(jù)國能日新技術專家分析稱,隨著電力交易和平價時代的到來,新能源電站對于電網(wǎng)是否“友好”是實現(xiàn)最大化消納的重要約束條件,而快速頻率響應功能及AGC/AVC正是保障電站發(fā)電優(yōu)先權的主要利器。
快速調(diào)頻將成為新能源場站必備“技能”
據(jù)張軍軍介紹,2016-2017年,西北電網(wǎng)新能源場站快速頻率響應試點階段工作全部完成。在報請國家能源局西北監(jiān)管局同意后,2018年國家電網(wǎng)西北分部組織西北各省(區(qū))電力公司及相關新能源發(fā)電企業(yè)開展了新能源場站快速頻率響應功能的推廣應用。目前,國內(nèi)新能源參與電網(wǎng)一次調(diào)頻已開展相關試點研究,逐步步入實用化階段。
根據(jù)國家能源局2018年第8號公告已批準電力行業(yè)標準《電力系統(tǒng)網(wǎng)源協(xié)調(diào)技術規(guī)范》DL/T 1870,明確新能源場站應具備參與電網(wǎng)快速調(diào)頻能力,該標準于當年10月1日起正式實施。
實際上,除了上述提到的已經(jīng)明確發(fā)文要求新能源場站進行快速調(diào)頻改造之外,東北、華東、華中以及華北地區(qū)也在“兩個細則”考核中提出了相關的要求。
“一般單獨發(fā)文要求進行快速調(diào)頻改造的區(qū)域,都明確了滿足接網(wǎng)條件的新能源電站必須在某個時間節(jié)點前完成改造,這樣該區(qū)域符合條件的電站一般就會自覺的開展招標工作了。另外,目前部分地區(qū)有一次調(diào)頻補償,對于業(yè)主來說,早安裝早得到補償”,據(jù)知情人士透露,有些區(qū)域只是在雙細則中提到了一次調(diào)頻相關指標或考核標準,未明確下發(fā)通知,所以電站一般還在觀望狀態(tài)。這也和各區(qū)域新能源分布、占比有關,新能源占比相對高的區(qū)域,一般會加快開展速度。
不可否認的是,我國風、光裝機規(guī)模正快速提升,各區(qū)域對新能源場站具備快速調(diào)頻能力的要求已經(jīng)勢在必行。對于投資企業(yè)來說,這也是一項不可避免的“功課”。
據(jù)國能日新一次調(diào)頻技術專家介紹,目前存量電站進行快速調(diào)頻改造主要有以下幾種可行的方案,包括改造電站AGC系統(tǒng)實現(xiàn)、新增快速頻率響應裝置實現(xiàn)、逆變器或風機自身改造實現(xiàn)以及配備具有調(diào)頻功能的儲能裝置等。
現(xiàn)有AGC系統(tǒng)的改造主要受限于當前AGC裝置的性能和廠家的改造能力等。同時,按照電網(wǎng)業(yè)務功能區(qū)分,一次調(diào)頻(快速頻率響應)和二次調(diào)頻(AGC)的功能實現(xiàn)方式不同,兩個系統(tǒng)的整合對于實際運行、調(diào)度等帶來的影響目前尚不可知,并且改造再調(diào)試成本也不低;
新增快速頻率響應裝置是目前主流的方案,通過新增快速頻率響應裝置,和已有AGC配合聯(lián)動,和機組建立獨立專屬通道,既不影響原有二次系統(tǒng),還能專一、快速的實現(xiàn)需求功能改造,屬于性價比最高的一種方案;
通過逆變器或風機等機組改造實現(xiàn)一次調(diào)頻的方案想要大規(guī)模推廣也比較困難。對于光伏電站來說,逆變器本身并不具備這種功能,想要改造使得每一臺機組都能精確采集到電網(wǎng)頻率變化,并迅速在調(diào)度控制的基礎上實現(xiàn)一次調(diào)頻響應,這并不容易達到。并且大多機組容量不同,所處環(huán)境導致可發(fā)功率也不相同,如何保障最終調(diào)節(jié)量滿足要求,也是一大難題;
儲能裝置參與一次調(diào)頻目前也是比較熱門的話題,但儲能裝置本身高昂的投資造價,以及儲能裝置自身容量大小的限制,讓眾多投資者望而卻步。但對于有些配備儲能裝置的電站來說,在不影響逆變器或風機出力的前提下,利用儲能設備高速充放電來實現(xiàn)一次調(diào)頻,也是可取的一種方案。
另外,專家提醒,當下大部分區(qū)域的新建電站都要求必須配備快速調(diào)頻能力,所以新建電站首先要做的就是搞清楚當?shù)貙τ谠摴δ芡茝V的具體要求,然后根據(jù)自身電站機組情況,要求機組廠家及通訊鏈路均要滿足相應施工要求,使其具備快速調(diào)頻相關要求,選擇適當?shù)膹S家進行快速調(diào)頻功能安裝以及入網(wǎng)檢測。
對于光伏、風電行業(yè)來說,只有盡力去解決電力波動性的先天劣勢之后,才有資格去跟電網(wǎng)“談條件”,來爭取新能源的發(fā)展空間。
原標題:超過100GW光伏、風電面臨這項電力考核,技術改造已勢在必行!