近年來，西北電網(wǎng)新能源規(guī)模快速增長(zhǎng)，從200萬千瓦到近9000萬千瓦僅用了9年時(shí)間。目前新能源裝機(jī)近9000萬千瓦，裝機(jī)占比35%，裝機(jī)負(fù)荷比已超100%，是我國(guó)區(qū)域電網(wǎng)中新能源裝機(jī)及占比最大的地區(qū)，風(fēng)電和光伏成為僅次于火電的第二、第三大電源。其中，甘肅、青海、寧夏的新能源穿透率（新能源裝機(jī)/用電負(fù)荷）均已超過130%（最大的青海為155%），與德國(guó)、丹麥等新能源富集國(guó)家相當(dāng)。而傳統(tǒng)的新能源場(chǎng)站幾乎不參與電網(wǎng)電壓控制和調(diào)整，這不僅造成了新能源接納面臨重重困難，也給西北電網(wǎng)帶來了巨大的安全風(fēng)險(xiǎn)。
隨著西北新能源基地集約化開發(fā)進(jìn)程的推進(jìn)，西北電網(wǎng)運(yùn)行特性不斷改變，形成以特高壓直流大規(guī)模集中外送為特征的大送端格局，電網(wǎng)頻率、功角、電壓?jiǎn)栴}并存，其中電壓控制問題處理不當(dāng)，可能引發(fā)頻率及功角問題，電壓?jiǎn)栴}是“隱形的牛鼻子”。西北電網(wǎng)的電壓?jiǎn)栴}，是影響西北電網(wǎng)安全穩(wěn)定的“導(dǎo)火索”，也是新能源消納和直流送出的瓶頸。
推動(dòng)新能源機(jī)組源網(wǎng)協(xié)調(diào)性能提升是解決新能源安全接納的基礎(chǔ)工作之一。國(guó)網(wǎng)西北分部此項(xiàng)工作一直走在全國(guó)前列，在新能源機(jī)組電壓低穿及高穿、頻率調(diào)節(jié)及耐受能力、機(jī)電暫態(tài)建模和參數(shù)優(yōu)化、暫態(tài)有功無功優(yōu)化控制等涉網(wǎng)方面，已取得了一系列成果。
為了解決高占比新能源及大容量特高壓直流外送形勢(shì)下電壓安全風(fēng)險(xiǎn)大、控制難度高等難題，國(guó)網(wǎng)西北分部按照“分中心統(tǒng)一組織、省調(diào)控中心配合、新能源場(chǎng)站具體實(shí)施”的原則，主動(dòng)組織西北五?。▍^(qū)）調(diào)控中心、清華大學(xué)、新能源場(chǎng)站等單位，聯(lián)合攻關(guān)，開展了風(fēng)電、光伏無功參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)領(lǐng)域的研究與示范應(yīng)用工作，取得了重大技術(shù)創(chuàng)新成果。
2014年起，國(guó)網(wǎng)西北分部開始實(shí)施高占比新能源電網(wǎng)電壓安全評(píng)估和協(xié)調(diào)優(yōu)化控制關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用。該項(xiàng)目突破了僅以降低網(wǎng)損、消除電壓越限為目標(biāo)的傳統(tǒng)控制模式，首次實(shí)現(xiàn)了大電網(wǎng)內(nèi)常規(guī)電源、常規(guī)場(chǎng)站低容和低抗、大容量FACTS、新能源場(chǎng)站機(jī)組及動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)亩噘Y源優(yōu)化協(xié)調(diào)控制，以及網(wǎng)省場(chǎng)三級(jí)多電壓等級(jí)的優(yōu)化協(xié)調(diào)控制。
在該項(xiàng)目的實(shí)施過程中，國(guó)網(wǎng)西北分部首次提出了特高壓直流送出的大規(guī)模新能源電網(wǎng)的電壓安全控制方法、故障異常情況下的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)緊急控制方法；針對(duì)新能源場(chǎng)站事故前、事故中、事故后電壓控制存在的問題，利用新能源自動(dòng)電壓控制及系統(tǒng)保護(hù)協(xié)控系統(tǒng)，優(yōu)化電壓控制策略，合理調(diào)配各種可用資源，首次實(shí)現(xiàn)電壓全過程管控。項(xiàng)目整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
截至2018年年底，西北電網(wǎng)計(jì)及高占比新能源的多無功資源和多電壓等級(jí)協(xié)調(diào)控制特高壓直流送端電網(wǎng)自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)網(wǎng)省地三級(jí)主站已接入163座220千伏及以上常規(guī)電廠、359座220千伏及以上變電站和680座新能源場(chǎng)站，接入新能源裝機(jī)容量約5000萬千瓦，建成了全球接入新能源容量最大的區(qū)域新能源自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)。
系統(tǒng)正式投運(yùn)后，在實(shí)際運(yùn)行中提升大電網(wǎng)管控能力和經(jīng)濟(jì)效益效果顯著，一方面有力保證了電網(wǎng)電壓平穩(wěn)精準(zhǔn)控制，新能源匯集區(qū)域電壓波動(dòng)率顯著下降，電壓合格率顯著提高，并且有效降低了網(wǎng)損和值班人員工作強(qiáng)度，大幅減少了人工參與調(diào)壓操作次數(shù)，保證了2017年、2018年青海全清潔能源供電期間電壓平穩(wěn)精準(zhǔn)控制；另一方面，通過該系統(tǒng)預(yù)留新疆聯(lián)網(wǎng)通道可控高抗檔位，提升通道輸電能力90萬千瓦，以緩解西北電網(wǎng)新能源消納壓力。同時(shí)依托系統(tǒng)建設(shè)，國(guó)網(wǎng)西北分部積極總結(jié)研究成果與建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，獲國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)2項(xiàng)，發(fā)表論文3篇，牽頭和參與制定了《風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站自動(dòng)電壓控制技術(shù)導(dǎo)則》等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)，編制了《西北電網(wǎng)新能源自動(dòng)電壓控制（AVC）系統(tǒng)運(yùn)行管理規(guī)定（試行）》《西北電網(wǎng)新能源場(chǎng)站AVC子站技術(shù)規(guī)范（試行）》等西北區(qū)域電網(wǎng)管理規(guī)定3項(xiàng)，推廣西北電網(wǎng)在新能源無功參與電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)領(lǐng)域的相關(guān)成果。
未來，西北電網(wǎng)還將通過在系統(tǒng)中引入新能源發(fā)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，接入應(yīng)用“調(diào)相機(jī)”這一新元素，開展基于模型預(yù)測(cè)控制的多時(shí)間尺度靜、動(dòng)態(tài)無功協(xié)調(diào)優(yōu)化控制功能模塊研究與創(chuàng)新示范，立足于緩解大規(guī)模聚集型新能源送出基地與特高壓直流間的耦合問題，以阻斷連鎖為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)事故前、事故中及事故后的自律-協(xié)同全過程電壓控制。
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