Page 66 - 新能源风力发电技术与自动化技术研究
P. 66
新能源风力发电技术与自动化技术研究
Research on New Energy Wind Power Generation Technology and Automation Technology
10% 的时段超过 4200h，叠加负荷高峰会导致系统紧平衡甚至出现电力缺额。需
要常规电源灵活调节、西北电网省间互济、大容量储能来共同维持电力电量平衡。
由此分析可见，在新能源装机容量占比达到 50% 的条件下，系统电力电量平衡
面临极大挑战，将出现能源电力供过于求（弃电）、供不应求（限电）并存的状
况；而且一天内即可面临弃电、限电状态的多次转换，相应的转换周期急剧缩短。
未来，随着新能源接入比例的不断提高，电力系统的供需失配现象将更为显著，
同时面临高效消纳与能源保障并存的难题。
2. 安全稳定运行
电力系统呈现新能源发电占比高、电力电子化程度高、交 / 直流耦合度高的
特征，电网运行特性趋于复杂，调控难度不断增加，对系统安全运行构成直接影
响。采用电力电子变流器接口的设备，缺乏传统意义上的“惯性”。新能源在大
规模接入后将挤占常规机组的开机空间，使得系统转动惯量降低、调频能力下降，
也就导致系统频率稳定问题突出且越限风险增加。新能源并网频率耐受能力偏低，
遇到大的扰动之后更易因频率异常而大规模脱网，从而引发连锁事故。
新能源发电与变流器在稳态、暂态过程中的电压 � 无功响应特性，决定了
对电压稳定性的影响特征。新能源设备动态无功支撑能力较常规发电机组弱，对
短路电流的贡献不足；新能源设备通常接入电网末端，电网短路比较低，易出现
电压稳定问题。随着新能源占比的快速提高，系统动态无功储备及支撑能力急剧
下降，系统强度降低，电压稳定及暂态过电压问题将更为突出。新能源发电的渗
透率、机组类型、接入位置、控制参数、运行工况等，均会影响系统功角稳定性。
新能源大规模接入将使功角稳定特性复杂、不确定性增加，以往“预案”式安全
控制策略配置困难，失配风险增大，影响电网安全。变流器的控制特性使其与同
步发电机具备不同的功角同步稳定性，将引入新的稳定内涵，带来新能源发电与
系统之间的同步失稳风险。一些宽频振荡现象相继出现。电力电子装备的控制主
导、宽频带动态、交互作用复杂等特性，使得新型电力系统稳定不再局限于传统
工频和机电时间尺度，而是带来了电磁时间尺度的电力电子装备涉网稳定新问题，
相应的频率范围扩展至 0.1 ～ 1000Hz。近年来，河北、新疆等省份的风电汇集
地区相继出现振荡现象，危害了设备安全与电网运行安全。
3. 市场机制
当前，新能源计划电量仍占较高比例。考虑到优先发购电的匹配性，未来在
54
