探索新能源技术 助力公司电网发展方式转变

作者：文_中国电力科学研究院院长 郭剑波 

在广袤无垠的草原上，无数高大的白色风机缓慢地旋转着，灰色金属质地太阳能电池板在阳光下熠熠闪烁，将大自然赋与的风能、太阳能不断转化为清洁电能。这些新能源的规模化发展，有效促进了我国实现经济社会发展与生态环境保护的双赢。10月15日，国家电网公司董事长、党组书记刘振亚在出席第22届世界能源大会时指出，过去十年，全球风电和太阳能发电装机累计增长了8倍和44倍，中国增长了158倍和183倍。随着党的十八届二中全会将生态文明建设提升到与社会主义经济建设、政治建设、文化建设、社会建设同等高度，新能源的发展也因我国生态文明建设的推进得到飞速增长。

但风电、光伏受气候和天气条件影响，也给并网工作出了难题。以风电为例，据测算，风速变化1米／秒，一个100兆瓦的大型风电场的发电量变化最大可达22兆瓦。给电网的发、供、需实时平衡带来巨大风险。

为更好地服务我国新能源的开发和利用，国家电网公司不断加大新能源技术的研发力度。作为公司综合性科研机构，中国电科院将新能源技术研究作为重要攻关方向，努力解决新能源开发的各类技术难题。研究成果广泛应用，为公司提供大量卓有成效的技术支撑，全力助推公司电网发展方式转变。

科技创新

让新能源并网技术更成熟

一列电气化火车高速通过，不远处某大型风电场的监控室内，屏幕上的功率曲线骤然降低——场内大量风机再一次遭遇了跳闸脱网……在风电飞速发展的2011年，我国遭遇了这样大规模风电脱网事故共8起，酒泉更连续发生3次大规模风电脱网事故，最严重时一次脱网风机达千余台，从一个侧面反应出新能源并网的问题在我国已十分严竣。

与欧洲各国不同，我国风电、光伏等新能源集中大规模开发，接入电网末端，新能源电源与电网交互影响严重。在国家科技部和国家电网公司的大力支持下，中国电科院组织了数百人的科研团队着力突破风电功率预测与调度运行技术、风电机组抗扰动与安全运行技术等难题，在风电功率预测、优化调度、并网仿真和试验检测等关键技术方面取得重大突破，项目主要成果达到国际领先水平。在该研究成果的支撑下，目前我国风电功率预测系统的预测容量已占2012年并网容量的82%；风电优化调度计划系统已应用于吉林、新疆和西北等地多个高风电穿透率电网；基于风电并网仿真平台完成了13个省(区)、7个千万千瓦级风电基地接纳能力，以及251个风电场并网专题研究。经测算，项目成果的应用有效提高了我国风电受限地区的风电利用率10%以上，每年可减少弃风电量50多亿千瓦时，净增发电效益超过25亿元。

与风电情况相同，大规模光伏电站的末端接入同样对电网的有功功率平衡和优化调度带来巨大的影响。2010年，中国电科院牵头开展光伏发电预测技术的研究，并在此基础上开发了光伏发电功率预测系统。目前，该系统已在三个省（区）调投入业务化运行并在多个光伏电站推广应用，预测容量已突破100万千瓦，预测规模居世界首位。根据运行数据统计，系统超短期预测月均方根误差仅在10%左右，预测精度达到世界领先水平，填补了一项世界范围的技术空白。

近年来，中国电科院在新能源领域共承担包括国家级科技项目在内的各类科技项目近百项。在新能源并网分析与评价技术、新能源预测和气象应用技术、新能源调度和运行控制技术、新能源发电关键控制装备研发等方面均取得了丰硕成果。

在积极开展新能源科技攻关的同时，中国电科院依托具有国际领先水平的新能源设备并网检测中心——国家能源大型风电并网系统研发（实验）中心和国家能源太阳能发电研发（实验）中心，开展新能源设备的检测与研发，2009年以来，累计完成50余个制造商150余种型号风电机组的试验与检测，覆盖全部国内的量产机型；完成79座各类光伏电站，共计311个测试子项的检测，有效防止了大型风电、光伏电站脱网事故的发生。

两个中心的设计能力不仅适用于检测，还可作为研发平台支持我国新能源设备技术的试验研发，对于提升我国风电和光伏制造业整体水平意义重大。以风电行业为例，在检测的同时，中国电科院与国内制造厂商充分分享检测成果，研究改进措施，不断促进国产设备的技术进步。2010年，我国通过低电压穿越检测的机型，主控系统和变流器均为国外产品或采用国外技术。三年多来，在各生产厂商与中国电科院的共同努力下，检测通过机型的主控系统国产化比例已达66.7%，变流器国产化比例达55.1%。一些厂家的主流机型主控系统和变流器已实现全部国产化。此外，由于两个中心的检测报告均得到国际认证机构互认可，可最大限度地支持国内设备制造商产品打入国际市场。

当前，中国电科院在新能源领域的整体技术水平已获得了国际业界的认可。2013年3月国际电工委员会（IEC）成立的“大容量可再生能源发电接入电网”技术分委会秘书处就设在国家能源大型风电并网系统研发（实验）中心，这对于我国争取新能源行业的国际话语权具有重要意义。

分布式能源

微电网让用电不再成问题

严格的测试和周到的服务让风电机组、光伏发电站等众多设备更安全可靠地发挥作用，也为大规模新能源基地替代传统能源提供了保障。然而，在我国西北人烟稀少辽阔地域内,一些牧民仍然居无定所，迁徙频繁，这时候零散的新能源配置就成为了有益补充，渗透至传统送电方式所不能及的地区。

分布式能源和微电网技术可极方便地解决偏远或人口稀少地区能源供应问题。近年来，公司已建设若干分布式电源并网及微电网示范工程。在公司部署下，中国电科院大力开展新能源技术在分布式能源和微电网技术的研发应用。在2011年开工建设的呼伦贝尔市陈巴尔虎旗赫尔洪德生态移民新村建设智能电网项目——“分布式发电/储能及微电网接入控制试点工程”中，中国电科院发挥了强大的科技支撑作用。通过该工程建设，取得了在农村配电网建设中分布式电源、储能与微电网接入控制和能量优化等关键技术的重大突破，自主研发了微电网集中控制器、分布式电源/微电网并网控制和能量管理系统等核心软硬件系统，申请了1项国际专利、5项国内专利，形成的标准、规范涵盖了从试点工程规划、设计、设备选型、安装、投运、运行、维护、检修等各个环节。

此外，在一些偏远牧区和无电地区，中国电科院还依托公司科技项目“农网光伏电站综合技术研究及示范”，大力推动移动光伏发电系统的应用。这种新技术可以解决广大游牧牧民用电问题，也可用于其他未通电地区的供电解决方案，同时还可以作为一种临时电源广泛应用于野外作业、抢险救灾等特殊环境。

依托众多示范工程，经过多年的科技攻关和工程实践，中国电科院目前已在分布式新能源发电并网及微电网技术等领域积累了大量技术储备，为公司解决分布式电源并网和微电网技术难题提供强有力的技术支撑。