简析光热发电并网的技术要求

时间:2018-10-16 15:00来源:国家光热联盟
  随着中广核德令哈50MW太阳能光热发电示范项目的并网投运,接下来将有更多的太阳能光热电站接入电网。那太阳能光热电站接入电网与其他类型可再生能源电站的接入有什么区别?又有哪些技术要求呢?近期,就光热发电并网的技术要求,国家太阳能光热产业技术创新战略联盟邀请中国电力科学研究院有限公司新能源研究中心副总工程师朱凌志博士进行了交流。中国电力科学研究院有限公司是国网企业标准《光热发电站接入电网技术规定》的牵头编制单位。
  朱凌志指出:光热发电与光伏发电、风力发电、燃煤发电和水力发电等存在一定区别。新能源出力具有间歇性、波动性,所以接入电网的技术要求也有所不同。
  总结来说,我国新能源并网的面临的技术问题主要包括:
  1、系统平衡问题 (消纳问题)。我国三北地区弃风、弃光问题突出,主要是新能源超常规发展,局部占比过大,超过市场承载能力;加上我国电源以火电为主,灵活调节电源(抽蓄、燃气)比重低,系统调节能力不足;此外新能源与电网规划脱节,跨区输电能力不能满足外送需要等。 
  2、电压稳定性问题 (大规模脱网事故)。主要原因是新能源发电设备耐受电压异常的能力不足。典型案例有2011年我国甘肃、河北等地区多次大规模风电机组脱网事故;2016年美国南加州山林大火造成500kV输电线路故障,进而导致附近光伏发电脱网。
  3、频率稳定问题 (系统惯性水平下降,抗扰动能力不足)。
  4、宽频带稳定问题 (次/超同步谐振),如2015年新疆哈密地区发生的风电次同步振荡事件等等。
  那么具有低成本、大容量储热功能的太阳能光热发电能否应对新能源并网的这些问题呢?朱凌志认为,如果光热电站具有良好的调节特性,则可以提高系统的灵活性水平,改善消纳能力;光热电站采用同步发电机并网,不存在低电压/高电压耐受能力问题,也有助于提升系统惯量水平,改善频率稳定性,同时还能增加系统强度,抑制新能源集中接入地区的宽频带稳定问题。
  
  关于并网要求,朱凌志介绍说,目前关于各类电源并网要求的标准主要有《电网运行准则》(GB/T 31464-2015),《风电场接入电力系统技术规定》(GB/T 19963-2011),《光伏发电站接入电力系统技术规定》(GB/T 19964-2012),光热发电并网的技术标准主要是参考火电技术要求(具体条款针对机组),大部分条款来自《电网运行准则》。此外,光热发电并网还要充分发挥光热的灵活特性、提高竞争力,并考虑光照资源特性、增加发电预测的要求等关键技术因素。
  1、启停特性 
  光热发电具备比常规火电更好的启停性能,因此,应充分利用其快速启停性能,参与系统的调峰调频。
  2、有功调节能力 
  国家标准GB/T 31464-2015《电网运行准则》要求:发电机组正常调节速率一般不小于1%机组额定有功功率/min; 火电机组的调峰能力应满足所在电网电源结构和负荷特性对调峰的需求,一般不小于50%机组额定有功功率。 对于光热,调节范围有所提高,为30-100%额定有功出力。目的是充分利用光热发电调节范围宽、速度快的优势,提高系统灵活性。
  3、一次调频 
  该技术条款参照了煤电(燃气)的要求。
  4、发电预测 
  预测方面:与风电、光伏的要求差别较大的是,光热发电的预测侧重于预测发电能力,即一段时期的累积发电量,而不是功率曲线;光热发电站的发电曲线应由调度机构根据发电能力和电网需求,优化制定。 
  5、无功范围
  滞相功率因数:0.8;进相功率因数:0.95
  光热发电并网无功范围参照的是国家标准《电网运行准则》:
  电机吸收无功功率的能力。发电机须具备按照电网要求随时进相运行的能力。发电机的功率因数应能在设计的功率因数范围内进行调整,且调整的频度不应受到限制,100 MW 及以上机组在额定出力时超前功率因数应能达到cosφ=0.95-0.97。
  6、其它稳定支撑要求 
  7、光热发电并网相关试验
  机组空载试验; 
  机组短路试验; 
  机组甩负荷试验; 
  励磁系统、调速系统(含一次调频)和PSS(电力系统稳定器)性能试验; 
  机组进相运行试验、低励限制试验; 
  机组保护性能试验; 
  机组启动、停机试验; 
  光热发电机组储热时长试验; 
  计量装置试验; 
  机组与电网AGC功能的闭环自动发电控制试验;
  机组与电网AVC功能的闭环自动电压控制试验。 

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