什麼是並網接入?
並網是指將可再生能源、儲能系統和其他分散式資源接入電網所需的技術、監管和運行流程,以確保電網的穩定性、電能品質和可靠性。隨著可變可再生能源(太陽能和風能)占比的增加,並網面臨的挑戰也日益嚴峻:如何管理發電的波動性和不確定性;如何在同步發電機數量減少的情況下維持頻率和電壓穩定;如何在原本設計為單向流的配電網路中管理雙向電力流動;以及如何確保充足的靈活性資源以即時平衡供需。並網解決方案包括先進的逆變器功能、儲能、需求回應、電網加固和增強型電網管理系統。
關於並網接入的5個關鍵問題
主要技術挑戰包括:波動性(太陽能和風能輸出隨天氣變化,需要靈活的平衡資源); 不確定性(發電預測不完善,需要運行儲備); 系統慣性降低(基於逆變器的資源無法提供同步發電機的旋轉慣性,導致擾動後頻率變化率增加); 電壓管理(分散式太陽能可能導致配電線路電壓升高); 以及擁塞(可再生能源區域的輸電容量可能不足以輸送所有可用發電量)。
儲能系統是用途最廣泛的併網工具,可提供:短期頻率調節(對頻率偏差的毫秒級回應); 慣性類比(通過併網逆變器類比慣性); 可再生能源時間轉移(存儲剩餘發電量以備後用); 緩解輸電擁塞(在線路擁塞時存儲能量,並在容量可用時釋放能量)。 以及電壓支撐(配電層面的無功功率注入)。 儲能與可再生能源專案配套建設——這是中國政策對新建大型專案的要求——是併網支撐最直接的形式。
現代並網逆變器除了簡單的功率轉換外,還能提供高級併網支撐功能:無功功率控制用於電壓調節; 低電壓穿越 (LVRT) 和高電壓穿越 (HVRT) 功能可在電網擾動期間維持併網; 頻率-功率回應功能可根據頻率偏差調整輸出; 斜坡速率控制功能可限制輸出變化速率; 以及並網運行功能可在不依賴現有電網電壓的情況下提供電壓和頻率參考。 這些功能在中國和國際併網規範中都日益受到重視。
中國可再生能源併網受國家標準規範,包括GB/T 19963(風力發電廠併網技術要求)、GB/T 19964(太陽能發電廠併網技術要求)和GB/T 36547(儲能系統併網技術要求)。 這些標準規定了無功功率能力、故障穿越能力、頻率響應、電能品質和通信介面等方面的要求。 國家電網和南方電網也發佈了企業標準,對接入其電網的專案提出了額外的要求。 隨著可再生能源滲透率的提高,並網要求也變得越來越嚴格。
中國正通過多種途徑應對併網挑戰:大規模投資特高壓輸電,將可再生能源從資源豐富的西部地區輸送到東部負荷中心; 對新建的大型可再生能源項目強制要求配套儲能設施; 開發抽水蓄能作為大規模的靈活性資源; 開展需求回應計劃,讓工業使用者作為靈活負荷; 開發虛擬電廠,聚合分散式資源; 智慧電網投資將提升配電網路的靈活性和可觀測性。 “十四五”規劃的目標是到2030年實現1200吉瓦的風能和太陽能裝機容量,這將需要前所未有的電網併網能力。
關鍵要點
並網是能源轉型面臨的根本性技術挑戰——如何在保持現代經濟賴以生存的可靠性和穩定性的同時,將海量的可變可再生能源併入電網。中國世界領先的可再生能源部署需要世界一流的並網解決方案。上海國際電力展(EP Shanghai)和上海儲能展(ES Shanghai )將展示逆變器、儲能系統、電網管理平臺和通信技術,助力實現大規模並網。