什么是并网接入?
并网是指将可再生能源、储能系统和其他分布式资源接入电网所需的技术、监管和运行流程,以确保电网的稳定性、电能质量和可靠性。随着可变可再生能源(太阳能和风能)占比的增加,并网面临的挑战也日益严峻:如何管理发电的波动性和不确定性;如何在同步发电机数量减少的情况下维持频率和电压稳定;如何在原本设计为单向流的配电网络中管理双向电力流动;以及如何确保充足的灵活性资源以实时平衡供需。并网解决方案包括先进的逆变器功能、储能、需求响应、电网加固和增强型电网管理系统。
关于并网接入的5个关键问题
主要技术挑战包括:波动性(太阳能和风能输出随天气变化,需要灵活的平衡资源);不确定性(发电预测不完善,需要运行储备);系统惯性降低(基于逆变器的资源无法提供同步发电机的旋转惯性,导致扰动后频率变化率增加);电压管理(分布式太阳能可能导致配电线路电压升高);以及拥塞(可再生能源区域的输电容量可能不足以输送所有可用发电量)。
储能系统是用途最广泛的并网工具,可提供:短期频率调节(对频率偏差的毫秒级响应);惯性模拟(通过并网逆变器模拟惯性);可再生能源时间转移(存储剩余发电量以备后用);缓解输电拥塞(在线路拥塞时存储能量,并在容量可用时释放能量)。以及电压支撑(配电层面的无功功率注入)。储能与可再生能源项目配套建设——这是中国政策对新建大型项目的要求——是并网支撑最直接的形式。
现代并网逆变器除了简单的功率转换外,还能提供高级并网支撑功能:无功功率控制用于电压调节;低电压穿越 (LVRT) 和高电压穿越 (HVRT) 功能可在电网扰动期间维持并网;频率-功率响应功能可根据频率偏差调整输出;斜坡速率控制功能可限制输出变化速率;以及并网运行功能可在不依赖现有电网电压的情况下提供电压和频率参考。这些功能在中国和国际并网规范中都日益受到重视。
中国可再生能源并网受国家标准规范,包括GB/T 19963(风力发电厂并网技术要求)、GB/T 19964(太阳能发电厂并网技术要求)和GB/T 36547(储能系统并网技术要求)。这些标准规定了无功功率能力、故障穿越能力、频率响应、电能质量和通信接口等方面的要求。国家电网和南方电网也发布了企业标准,对接入其电网的项目提出了额外的要求。随着可再生能源渗透率的提高,并网要求也变得越来越严格。
中国正通过多种途径应对并网挑战:大规模投资特高压输电,将可再生能源从资源丰富的西部地区输送到东部负荷中心;对新建的大型可再生能源项目强制要求配套储能设施;开发抽水蓄能作为大规模的灵活性资源;开展需求响应计划,让工业用户作为灵活负荷;开发虚拟电厂,聚合分布式资源;智能电网投资将提升配电网络的灵活性和可观测性。“十四五”规划的目标是到2030年实现1200吉瓦的风能和太阳能装机容量,这将需要前所未有的电网并网能力。
关键要点
并网是能源转型面临的根本性技术挑战——如何在保持现代经济赖以生存的可靠性和稳定性的同时,将海量的可变可再生能源并入电网。中国世界领先的可再生能源部署需要世界一流的并网解决方案。上海国际电力展(EP Shanghai)和上海储能展(ES Shanghai )将展示逆变器、储能系统、电网管理平台和通信技术,助力实现大规模并网。