特大型新能源基地面臨挑戰(zhàn)及未來形態(tài)演化分析

文章導(dǎo)讀

在推動中國新能源高質(zhì)量躍升式發(fā)展背景下，大規(guī)模新能源開發(fā)、匯集和遠(yuǎn)距離輸送成為新能源建設(shè)的重要路徑之一，特大型新能源基地成為未來的重要形態(tài)，探討針對特大型新能源基地的可能形態(tài)及其演化路徑具有重要價值。本文研判特大型新能源基地未來可能的源、網(wǎng)形態(tài)特征及其規(guī)劃面臨的挑戰(zhàn)，為我國特大型新能源基地近中期規(guī)劃和可靠運(yùn)行提供參考。

文章亮點

1）提出了特大型新能源基地源側(cè)、網(wǎng)側(cè)未來形態(tài)特征。未來特大型新能源基地需具備趨近同步機(jī)的技術(shù)特征，需具備頻率、電壓、慣量等支撐能力，高/低壓穿越能力以及功率調(diào)節(jié)能力等；由于新能源電源單機(jī)容量小、電壓低，網(wǎng)側(cè)逐級匯集、傳輸?shù)谋举|(zhì)不會改變，仍分為匯集網(wǎng)絡(luò)和輸送網(wǎng)絡(luò)，但電網(wǎng)柔性化水平即電網(wǎng)對電源、負(fù)荷的適應(yīng)能力應(yīng)逐步提高。

2）研判了特大型新能源基地面臨的挑戰(zhàn)并提出關(guān)鍵支撐技術(shù)體系。特大型新能源基地系統(tǒng)強(qiáng)度弱、靈活性不足、源網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行矛盾突出，亟需規(guī)劃和運(yùn)行技術(shù)的升級和強(qiáng)化。規(guī)劃技術(shù)方面，針對性提出源網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃、靈活性專項規(guī)劃和系統(tǒng)強(qiáng)度提升措施的優(yōu)化配置技術(shù)等規(guī)劃支撐技術(shù)；運(yùn)行技術(shù)方面，提出資源-氣象多源信息耦合的多時空尺度功率預(yù)測、多時間尺度協(xié)調(diào)滾動優(yōu)化調(diào)度、主動控制技術(shù)與智能運(yùn)維等關(guān)鍵運(yùn)行技術(shù)。

3）開展了張北特大型新能源基地源網(wǎng)形態(tài)演化路徑預(yù)判及關(guān)鍵支撐技術(shù)分析。2025、2028、2030年張北特大型新能源基地源側(cè)形態(tài)分別以新能源+交流同步機(jī)、構(gòu)網(wǎng)型新能源+儲能、新能源+儲能+氫能為主，網(wǎng)側(cè)形態(tài)分別為交流匯集-交流送出、交流匯集-柔直送出、交直流互聯(lián)匯集及送出為主。規(guī)劃技術(shù)方面，隨著張雄特高壓擴(kuò)建為“兩橫一縱”特高壓交流網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃實施，將連接蒙西和蒙東新能源+火電打捆基地，其穩(wěn)定特性將發(fā)生改變，存在張北新能源基地送端系統(tǒng)電壓、頻率、寬頻振蕩等穩(wěn)定問題?？刹捎谜{(diào)相機(jī)+新能源主動支撐+構(gòu)網(wǎng)型儲能+SVG等技術(shù)組合，提升“兩橫一縱”特高壓交流網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度和慣量支撐能力，解決新能源安全外送問題。運(yùn)行技術(shù)方面，張北特大型新能源基地應(yīng)引入并持續(xù)深化AI技術(shù)在提高新能源多時間尺度功率預(yù)測精度、供電保障能力和優(yōu)化調(diào)度方面的研究與應(yīng)用。在新能源電站涉網(wǎng)控制性能、運(yùn)維可靠性等方面也應(yīng)利用各類數(shù)字化新技術(shù)不斷提高智能化水平。

主要內(nèi)容

特大型新能源基地未來可能形態(tài)包括源側(cè)、網(wǎng)側(cè)形態(tài)。

圖1特大型新能源基地電源可能的形態(tài)預(yù)判

特大型新能源基地電源結(jié)構(gòu)以新能源為主體，其中大量存量場站仍將以跟隨型并網(wǎng)方式接入系統(tǒng)，但將通過改進(jìn)變流器并網(wǎng)策略、增加新型無功補(bǔ)償裝置、增加調(diào)相機(jī)、改進(jìn)場站控制策略等方案，提高場站電壓穿越能力、一次調(diào)頻性能，提高對系統(tǒng)的電壓和頻率穩(wěn)定支撐能力。

圖2特大型新能源基地匯集網(wǎng)絡(luò)預(yù)判形態(tài)

給出特大型新能源基地匯集網(wǎng)絡(luò)未來可能的4種形態(tài)。

圖3特大型新能源輸送電網(wǎng)預(yù)判形態(tài)

給出特大型新能源基地輸送網(wǎng)絡(luò)未來可能的4種形態(tài)。

圖4特大型新能源基地系統(tǒng)規(guī)劃關(guān)鍵支撐技術(shù)

特大型新能源基地系統(tǒng)規(guī)劃關(guān)鍵支撐技術(shù)包括源網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃技術(shù)、靈活性資源規(guī)劃技術(shù)和系統(tǒng)強(qiáng)度校核提升規(guī)劃技術(shù)。

圖5特大型新能源基地運(yùn)行場景關(guān)鍵支撐技術(shù)

特大型新能源基地運(yùn)行場景關(guān)鍵支撐技術(shù)包括資源-氣象多源信息耦合的多時空尺度功率預(yù)測、多時間尺度協(xié)調(diào)滾動優(yōu)化調(diào)度、主動控制技術(shù)與智能運(yùn)維技術(shù)等。

圖6張北特大型新能源基地形態(tài)演化及關(guān)鍵支撐技術(shù)

以張北特大型新能源匯集區(qū)為例，結(jié)合其資源稟賦分析新能源基地現(xiàn)狀并研判未來源網(wǎng)形態(tài)發(fā)展趨勢，并提出支撐張北特大型新能源基地發(fā)展的關(guān)鍵支撐技術(shù)體系。

審核編輯 ：李倩