秦海巖：不要讓并網標準殺死新能源產業

2017-12-29 11:58:28 來源:北極星風力發電網作者:秦海巖　點擊量：評論 (0)

《風電場接入電力系統規定》GB T-19963-2011自發布以來已經執行到了第六個年頭，當時風電行業內關于這個標準的爭議和討論，以及隨之而來的大改造過程和幾十億元的改造投入還歷歷在目，歲月如梭，新的一輪修訂工作

也許未來新能源真的成為最重要的電源主力的那一天，這個說法會開始有點道理，那么，悖論來了：

為什么在一個新型發電裝置為主的系統中，還必須去模擬傳統同步機的性狀呢？為何不是反過來呢？為什么不是各取所長呢？不能因為我們研究了100年的同步電機，對它最熟悉，就形成這樣的路徑依賴吧？這才是科研真正應該投入的方向，而不是卯足了勁削足適履。

至于“新能源電源必須參與調頻”這樣的結論，就更加是借題發揮了。就華東那次事故而言，結論其實很明確：網內火電機組一次調頻響應普遍不合格（大機組合格率僅30%，中小機組尚無統計）。不知什么樣的邏輯能夠推導出“因此新能源需要參與調頻”。要知道15年底華東網境內新能源裝機容量占比不過5%，平均出力恐怕1%多一點，這樣的細小胳膊不知能產生多大的影響。監管機構出幾個短差，下幾個文件，隨機抽檢幾個火電的一次調頻響應，產生的效果足以讓新能源的任何改變都忽略不計了。

其實真正的殺招在這里：參與調頻的電源是必須留出足夠旋轉備用的！某些方面直接提出：因為必須參與調頻，所以新能源電源必須常態限電其總容量的6%-10%以備不時之需，無論是不是真的不能消納！（注意是總容量的6%-10%，新能源無論是風還是光由于自然稟賦因素通常平均利用功率也不過11%-30%，這意味著平均棄電30%以上），這不僅讓我們想到了“圖窮匕現”的故事。如果真的實行了這個參與一次調頻的要求，再給大家粗略地算一個數：全國風電累計裝機容量1.7億千瓦，年平均功率按額定功率的25%計算，上網電價按全國平均0.5元/千瓦時，備用6%額定容量參與一次調頻，將造成全國每年限電損失電量約890億千瓦時，直接經濟損失約446億元。光伏發電由于利用率只有風電一半上下，損失比例比風電還要高得的多，基本接近于不讓發電了。

為什么一個出趟差檢查幾次就能有效的事情，卻有人想出、并力推永遠放棄全網1/3以上的清潔電力，還幾乎注定沒有效果的解決方案呢？這其中的真實目的究竟是什么呢？

即使是新能源裝機占比較高的西北東北，由于他們是毫無疑義的大送端，如果同樣的直流事故發生，只會面臨大量的功率過剩，那自然也不需要新能源出來頂出力，趕快麻利的切除，別發了才是正事兒。

這個“新能源調頻”究竟是拿來干什么的呢? 恐怕給常態的高額棄風限電這種顯而易見的違法行為找一個固定明確的“合法理由”算是一個效果，亦或者是為現有頻率穩定問題找一個“背鍋俠”？

風電和光伏的高電壓穿越能力

所謂“高電壓穿越能力”，就是說當電網由于故障等緊急情況短暫出現高于額定電壓范圍的電壓時，設備應該能頂一段時間不要脫網以擴大事故。

隨著三北地區大型特高壓直流線路投產，某些機構越發急迫地要求新能源電源具備“高電壓穿越能力”，而且是全世界最高的“高穿能力”。那么問題來了，模模糊糊一句“電網由于緊急故障導致網內高電壓”，似乎是不愿意闡述太多細節。然而細節出魔鬼。

短暫的高電壓是怎么來的呢？暫態過電壓在系統中有不同的時間尺度，最短的來勢兇猛的通常稱為“雷擊過電壓”（因為主要來源是雷擊），稍長的稱為“操作過電壓”（主要來源于設備連接狀態的突變），這倆都是微秒級，至多毫秒級。從此番修改的動議來看，要求新能源電源承受的是秒級時間尺度的過電壓，顯然針對的不是前兩位。事實上，這一要求的針對對象只有一個，那就是“特高壓直流”事故導致的送端系統工頻、長時間大幅的過電壓。

我國建設超高壓直流已有近30年歷史，我國第一條特高壓直流楚穗也至少是7年前的事情了，之后的溪洛渡、錦屏等特高壓直流送出工程陸續投產，我國風電光伏的大規模發展也快10年了，怎么如今突然冒出了“送端系統工頻、長時間大幅的過電壓”了呢？

原來近期投產的項目，送端都給放在電網結構薄弱，短路容量嚴重不足的地方去了，而且單個容量還越建越大。2014年投產的某特高壓輸電工程，總計800萬千瓦的輸送容量，送端就給安排了近700萬千瓦的新建煤電機組，剩下的稍微搭配一些新能源，美其名曰“促進新能源送出”。不成想到，投產以后幾乎從未能長期達到送出500萬千瓦以上的工作狀態。技術上運行上問題多多，故障情況下送端電網的長時間大幅值過電壓現象只是其中之一罷了。

“小的送端短路比必然帶來直流故障情況下的嚴重過電壓”，也許對于非專業人士來說這句話每個字都認識，就是不知道什么意思，但是對于直流領域專業人士來說就像是“大米飯放一個星期會餿掉”一樣的生活常識。這樣的一種“沒有問題也要制造問題”的工程規劃安排，是怎么被號稱技術實力“世界最強”的電網企業給執行到底的，為什么不能稍微多花點錢繞開這個問題，圈內爭議10多年了，不是我們今天討論的對象。就說后果，那個原計劃只是用來“錦上添花”，搭便車被送出的一點“新能源”怎么又躺槍成了特高壓直流的“背鍋俠”了呢？

據測算，單臺機組改造費用約為4-7萬元，對全國存量風電機組的改造費用約為50-80億元，且1MW及以下老舊機組不具備改造條件；改造期間的電量損失也是天文數字。誰犯的錯誤，誰付出代價解決難道不是社會共同價值觀么？為什么要新能源來背？

即使不去討論誰付出代價的問題，就談技術上的亡羊補牢，某些單位提出的技術指標也嚴重缺乏嚴肅性：新能源電源需要耐受1.3倍的額定電壓，至于必須耐受的時長幾乎每個季度都要提出新的指標，越來越長，已經向秒級邁進了，拍腦袋的痕跡極為明顯。然而，還是細節里的魔鬼，這么高的持續工頻電壓，在我國普遍沒那么高磁通冗余度的中低壓箱變面前，先不說是不是首先就會點爆一批，就說大幅攀升的涌流帶來的非線性電感效應，也足以讓后面的新能源設備根本看不到1.3倍的額定電壓了。想當然地把750kV的電壓動態當作690V的普遍現象，這樣的“嚴謹”工作態度實在讓人大跌眼鏡。