歐昌岑，彭韻

（1.南方電網(wǎng)廣東中山供電局，廣東 中山 528400；2.南方電網(wǎng)廣東韶關(guān)供電局，廣東 韶關(guān) 512000）

隨著廣東省對(duì)海上風(fēng)電發(fā)展頂層設(shè)計(jì)的落實(shí)及一批激勵(lì)政策的出臺(tái)，海上風(fēng)電運(yùn)營(yíng)開(kāi)發(fā)企業(yè)、風(fēng)機(jī)制造企業(yè)在廣東省各地全面加快布局，海上風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)鏈雛形初現(xiàn)。由于海上風(fēng)電屬于間歇性電源，出力受風(fēng)速影響較大，大規(guī)模接入電網(wǎng)場(chǎng)景下，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行將帶來(lái)新挑戰(zhàn)。

1 規(guī)?；Ｉ巷L(fēng)電并網(wǎng)帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)及原因分析

1.1 間歇性、波動(dòng)性、隨機(jī)性及反調(diào)峰特性對(duì)電網(wǎng)的影響

海上風(fēng)電具有間歇性、波動(dòng)性與隨機(jī)性，粵東、粵西局部海域大規(guī)模海上風(fēng)電出力同源突變，將給系統(tǒng)的電力平衡、斷面控制，以及頻率控制等帶來(lái)挑戰(zhàn)。同時(shí)海上風(fēng)電具有明顯的反調(diào)峰特性，海上風(fēng)電季節(jié)、晝夜出力特性差異較大，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)分析和對(duì)比，冬大夏小和夜大晝小的特性顯著，出現(xiàn)反調(diào)峰的程度和概率高于陸上風(fēng)電，經(jīng)過(guò)測(cè)算，廣東省海上風(fēng)電的反調(diào)峰深度在夏季約為22%、冬季約為30%。

1.2 對(duì)電力系統(tǒng)慣量、頻率及阻尼的影響

規(guī)?；Ｉ巷L(fēng)電接入將弱化電力系統(tǒng)慣量和頻率支撐能力。由于海上風(fēng)電機(jī)組采用電力電子變流器控制模式，機(jī)組側(cè)控制算法與電網(wǎng)頻率解耦控制，且近似無(wú)物理慣量，與常規(guī)機(jī)組不同，無(wú)法響應(yīng)受端系統(tǒng)頻率變化，從而導(dǎo)致對(duì)電力系統(tǒng)慣量與頻率支撐能力大幅下降，電力系統(tǒng)抗干擾能不足，無(wú)法支撐擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)頻率的沖擊。同時(shí)海上風(fēng)電項(xiàng)目一般無(wú)阻尼控制，由于傳統(tǒng)低頻振蕩的影響與新能源場(chǎng)站的接入地點(diǎn)與方式有關(guān)，規(guī)模海上風(fēng)電集中接入可能引入次同步振蕩與高頻諧振的問(wèn)題。

1.3 對(duì)電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的影響

海上風(fēng)電項(xiàng)目典型接線特點(diǎn)為場(chǎng)站分離（海上風(fēng)電項(xiàng)目、陸上集控站），風(fēng)電機(jī)組與場(chǎng)內(nèi)無(wú)功補(bǔ)償裝置分區(qū)布置，對(duì)具有分層分區(qū)控制特性的無(wú)功電壓帶來(lái)挑戰(zhàn)。同時(shí)海上風(fēng)電項(xiàng)目送出海纜與集控站到對(duì)側(cè)匯集站的線路距離過(guò)長(zhǎng)，而海上風(fēng)電項(xiàng)目升壓站的短路容量偏小，電壓靈敏性較高，加之長(zhǎng)距離海纜的容升效應(yīng)明顯，對(duì)海上風(fēng)電機(jī)組的動(dòng)態(tài)電壓控制的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大負(fù)面影響。

1.4 引發(fā)寬頻振蕩等穩(wěn)定問(wèn)題

規(guī)模海上風(fēng)電接入系統(tǒng)引發(fā)的寬頻振蕩（低頻振蕩+高頻振蕩）問(wèn)題是安全風(fēng)險(xiǎn)防范重點(diǎn)難點(diǎn)，新版電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則已表述，當(dāng)海上風(fēng)電接入短路容量不足的電網(wǎng)或近區(qū)有常規(guī)直流整流站或柔性直流換流站的情況，可能引發(fā)電力系統(tǒng)寬頻振蕩。

1.5 高比例海上風(fēng)電場(chǎng)景下系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)將愈發(fā)凸顯

常規(guī)海上風(fēng)電機(jī)組不具備一次調(diào)頻和慣量，當(dāng)前廣東省內(nèi)外受電力接近三分之一的背景下，遠(yuǎn)景規(guī)劃海上風(fēng)電繼續(xù)大規(guī)模替代常規(guī)機(jī)組，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度和抗擾動(dòng)能力進(jìn)一步弱化，惡化系統(tǒng)頻率特性，同時(shí)海上風(fēng)電頻率、電壓適應(yīng)能力不足，加之大規(guī)模通過(guò)長(zhǎng)距離電纜集中并網(wǎng)，可到誘發(fā)高頻諧振和次同步振蕩風(fēng)險(xiǎn)，造成海上風(fēng)電大面積脫網(wǎng)。

1.6 海上風(fēng)電有效裝機(jī)替代率低，對(duì)系統(tǒng)貢獻(xiàn)度不足

根據(jù)廣東省內(nèi)投運(yùn)海上風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，出力特性季節(jié)、晝夜差異大，冬大夏小和夜大晝小特點(diǎn)顯著，海上風(fēng)電項(xiàng)目反調(diào)峰概率60%左右，反調(diào)峰系數(shù)夏季22%左右、冬季30%左右。海上風(fēng)電項(xiàng)目出力短時(shí)波動(dòng)大，電網(wǎng)在預(yù)留運(yùn)行備用時(shí)需充分考慮其波動(dòng)性，即上限需考慮海上風(fēng)電出力驟降，下限需考慮海上風(fēng)電出力驟增時(shí)系統(tǒng)的調(diào)峰空間，同時(shí)受廣東低谷負(fù)荷增長(zhǎng)緩慢、核電和熱電聯(lián)產(chǎn)等新投產(chǎn)機(jī)組調(diào)峰能力不足、汛期西電棄水壓力大等因素影響，系統(tǒng)調(diào)峰措施已不足，隨著海上風(fēng)電規(guī)模進(jìn)一步增長(zhǎng)，進(jìn)一步擠占常規(guī)可調(diào)節(jié)能源運(yùn)行空間的同時(shí)，需要更多常規(guī)機(jī)組作為海上風(fēng)電備用，電力設(shè)備運(yùn)行效能降低。

1.7 海上風(fēng)電涉網(wǎng)性能不足，普遍存在安全隱患缺陷

部分海上風(fēng)電運(yùn)營(yíng)企業(yè)由于采用低價(jià)中標(biāo)方式，設(shè)備存在質(zhì)量缺陷和批次性缺陷現(xiàn)象，且部分海上風(fēng)電項(xiàng)目為享受較高的上網(wǎng)電價(jià)，存在“搶建搶并”導(dǎo)致施工工藝不良問(wèn)題，投運(yùn)后項(xiàng)目有功功率控制、無(wú)功電壓支撐能力和電能質(zhì)量不滿足電網(wǎng)安全標(biāo)準(zhǔn)要求，機(jī)組集群常規(guī)控制和緊急控制性能低下，存在發(fā)電設(shè)備故障率高，帶缺陷運(yùn)行情況。同時(shí)，由于海上風(fēng)電機(jī)組數(shù)量多，分散廣、維護(hù)檢修不足，隱性缺陷問(wèn)題凸顯。

1.8 海上風(fēng)電海域內(nèi)過(guò)往商船、漁船管理存在較大困難，影響項(xiàng)目正常運(yùn)行

調(diào)研工作中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段廣東開(kāi)發(fā)的海上風(fēng)電項(xiàng)目均處于近海海域內(nèi)，“三無(wú)”漁船較多且未配備船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS），難以監(jiān)督確認(rèn)是否遵守海上交通安全要求，尤其是捕魚(yú)及養(yǎng)殖旺季，大量漁船活動(dòng)于海上風(fēng)電項(xiàng)目附近海域，若在項(xiàng)目域內(nèi)拖網(wǎng)、張網(wǎng)捕撈作業(yè)或發(fā)生事故性拋錨，極可能破壞海底電纜，影響項(xiàng)目并網(wǎng)運(yùn)。

2 解決措施及建議

保障海上風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行安全必須圍繞優(yōu)化調(diào)控運(yùn)行和機(jī)組/場(chǎng)站安全管理能力兩個(gè)重點(diǎn)，符合特點(diǎn)、有的放矢、分類施策，堅(jiān)持創(chuàng)新思路、機(jī)制和方法，舉電力行業(yè)之力，進(jìn)一步加大對(duì)廣東海上風(fēng)電在調(diào)度運(yùn)行、接納能力、安全管控、支撐能力、應(yīng)急救援等方面的研究投入力度，深化海上風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行安全管理，為促進(jìn)電力結(jié)構(gòu)高質(zhì)量轉(zhuǎn)型、保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠支撐。

2.1 海上風(fēng)電項(xiàng)目全過(guò)程支撐技術(shù)

項(xiàng)目?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)方面。海上風(fēng)電項(xiàng)目接入電網(wǎng)方案設(shè)計(jì)以中長(zhǎng)期電力規(guī)劃為基礎(chǔ)，從實(shí)際出發(fā)，遵循分層、分區(qū)、分散接入的原則，依據(jù)《海上風(fēng)電項(xiàng)目接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》要求，海上風(fēng)電項(xiàng)目接入系統(tǒng)方案根據(jù)規(guī)劃容量、送電距離、接入條件、電網(wǎng)運(yùn)行要求和承受能力等因素確定，并綜合考慮電氣計(jì)算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。目前，裝機(jī)規(guī)模10萬(wàn)kW以上且距岸距離大于15 km的風(fēng)電場(chǎng)設(shè)置交流海上升壓站。同時(shí)隨著海上風(fēng)電項(xiàng)目離岸距離增加和規(guī)模增大，單場(chǎng)站規(guī)模超過(guò)50萬(wàn)kW、距離超過(guò)50 km，可采用直流或交流輸電方案。

調(diào)度自動(dòng)化配置方面。（1）按照“遠(yuǎn)動(dòng)信息的采集和傳送應(yīng)直采直送”的原則設(shè)計(jì)海上風(fēng)電項(xiàng)目遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)方案，確保遠(yuǎn)動(dòng)信息的實(shí)時(shí)性和可靠性。遠(yuǎn)動(dòng)裝置的配置結(jié)合項(xiàng)目電力監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一配置，目前采用雙遠(yuǎn)動(dòng)工作站，且均配置與廣東電網(wǎng)中調(diào)/備調(diào)能量管理系統(tǒng)和地調(diào)/備調(diào)能量管理系統(tǒng)通信，將項(xiàng)目實(shí)時(shí)遠(yuǎn)動(dòng)信息傳送至調(diào)度主站。（2）硬性配置風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)《風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》要求，配置風(fēng)電功率預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，且技術(shù)性能滿足《風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)功能規(guī)范》及電網(wǎng)企業(yè)技術(shù)要求。（3）規(guī)范化部署保護(hù)和自動(dòng)化系統(tǒng)，統(tǒng)一要求配置發(fā)電計(jì)劃、網(wǎng)絡(luò)發(fā)令、繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置，統(tǒng)一和主站端互聯(lián)，并可實(shí)施緊急控制，嚴(yán)格按照局部電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求核定保護(hù)參數(shù)。

柔性直流送出方面。海上風(fēng)電項(xiàng)目柔性直流送出是當(dāng)前國(guó)內(nèi)遠(yuǎn)海風(fēng)電場(chǎng)的前沿應(yīng)用，廣東省電力企業(yè)已具備柔性直流輸電工程設(shè)計(jì)能力，特別是中能建廣東設(shè)計(jì)院正在開(kāi)展百萬(wàn)kW級(jí)海上柔性直流輸電平臺(tái)研發(fā)、深遠(yuǎn)海大規(guī)模風(fēng)電直流集中送出工程應(yīng)用方案研究等項(xiàng)目研發(fā)，初步具備海上風(fēng)電柔性直流送出能力。

海上風(fēng)電統(tǒng)一試驗(yàn)場(chǎng)建設(shè)方面。為有效解決海上風(fēng)電項(xiàng)目機(jī)組并網(wǎng)試驗(yàn)檢測(cè)手段不足問(wèn)題，廣東電網(wǎng)新建海上風(fēng)電統(tǒng)一試驗(yàn)場(chǎng)，初步采用“1+N”方案，“1”是指珠海桂山海上風(fēng)電試驗(yàn)場(chǎng)，滿足當(dāng)前海上風(fēng)電的認(rèn)證、檢測(cè)、研發(fā)的需求；“N”是指在粵東、粵西等海上風(fēng)電密集開(kāi)發(fā)地區(qū)，增加試驗(yàn)點(diǎn)，以適應(yīng)未來(lái)更多機(jī)型、更大容量的檢測(cè)需求。

2.2 海上風(fēng)電機(jī)組全過(guò)程支撐能力

明陽(yáng)、東汽海上風(fēng)電機(jī)組具備電網(wǎng)適應(yīng)性、電能質(zhì)量、高/低電壓穿越能力測(cè)試，適應(yīng)海上風(fēng)電占比提升對(duì)電網(wǎng)支撐能力需求，開(kāi)發(fā)應(yīng)用機(jī)組一次調(diào)頻功能，并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)區(qū)別于常規(guī)風(fēng)電機(jī)組，具備一次調(diào)頻支撐能力。

2.3 加快構(gòu)建海上風(fēng)電并網(wǎng)安全運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)化體系

建議在海上風(fēng)電并網(wǎng)安全運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)方面給予政策扶持，推動(dòng)制定一批海上風(fēng)電基礎(chǔ)性、實(shí)用性、前沿性的標(biāo)準(zhǔn)，支持海上風(fēng)電的調(diào)度運(yùn)行控制、機(jī)組/場(chǎng)站并網(wǎng)支撐能力、應(yīng)急能力、接入電力系統(tǒng)仿真驗(yàn)證等標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)，充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范、引領(lǐng)作用，解決目前海上風(fēng)電在運(yùn)行，特別是安全管理領(lǐng)域無(wú)章可循的難題。

2.4 深化海上風(fēng)電項(xiàng)目涉網(wǎng)安全管理制度

建議加強(qiáng)對(duì)各級(jí)電力調(diào)度機(jī)構(gòu)的工作指導(dǎo)，進(jìn)一步明確電力調(diào)度機(jī)構(gòu)的技術(shù)監(jiān)督職責(zé)，建立海上風(fēng)電涉網(wǎng)安全管理監(jiān)督工作機(jī)制，深入推進(jìn)海上風(fēng)電項(xiàng)目涉網(wǎng)安全管理工作，完善涵蓋海上風(fēng)電機(jī)組支撐特性、場(chǎng)站支撐性能、功率預(yù)測(cè)、保護(hù)、安穩(wěn)、網(wǎng)絡(luò)安全等全環(huán)節(jié)的涉網(wǎng)安全管理要求，建立相應(yīng)的問(wèn)題解決機(jī)制和風(fēng)險(xiǎn)約束機(jī)制。

2.5 統(tǒng)籌開(kāi)展海上風(fēng)電規(guī)劃開(kāi)發(fā)，提高海洋資源利用效能

建議從省級(jí)層面統(tǒng)籌開(kāi)展海上風(fēng)電規(guī)劃開(kāi)發(fā)，統(tǒng)一部署，加強(qiáng)單位間協(xié)同，提高海洋資源綜合利用能力：（1）統(tǒng)一開(kāi)展前期觀測(cè)及海上集中送出方式、海纜路由規(guī)劃、接入系統(tǒng)論證、軍事影響評(píng)估等前期規(guī)劃研究工作，統(tǒng)一對(duì)接相關(guān)單位，充分發(fā)揮協(xié)同優(yōu)勢(shì)，共同推進(jìn)項(xiàng)目前期開(kāi)發(fā)和工程建設(shè)進(jìn)度；（2）研究出臺(tái)專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)建設(shè)相關(guān)政策，促進(jìn)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。

2.6 加大海上風(fēng)電基礎(chǔ)性研究扶持力度

建議以優(yōu)化海上風(fēng)電調(diào)控運(yùn)行和電源支撐能力為重點(diǎn)，加大課題支持力度，降低企業(yè)稅率或設(shè)立科學(xué)基金，支持海上風(fēng)電技術(shù)研究單位，從基礎(chǔ)前沿、關(guān)鍵共性技術(shù)到應(yīng)用示范進(jìn)行全過(guò)程創(chuàng)新設(shè)計(jì)、一體化組織，推動(dòng)海上風(fēng)電柔性直流送出、虛擬同步發(fā)電機(jī)、大容量抗臺(tái)型機(jī)組等前沿技術(shù)應(yīng)用示范。

3 結(jié)束語(yǔ)

海上風(fēng)電具有資源豐富、發(fā)電利用小時(shí)高、不占用土地和適宜大規(guī)模開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)。大力發(fā)展海上風(fēng)電，是響應(yīng)國(guó)家構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)有力支撐。建議政府相關(guān)部門(mén)以優(yōu)化海上風(fēng)電調(diào)控運(yùn)行和電源支撐能力為重點(diǎn)，加大課題支持力度，通過(guò)降低企業(yè)稅率或設(shè)立科學(xué)基金等方式，支持海上風(fēng)電技術(shù)研究單位，從基礎(chǔ)前沿、關(guān)鍵共性技術(shù)到應(yīng)用示范進(jìn)行全過(guò)程創(chuàng)新設(shè)計(jì)、一體化組織，推動(dòng)海上風(fēng)電柔性直流送出、虛擬同步發(fā)電機(jī)、大容量抗臺(tái)型機(jī)組等前沿技術(shù)應(yīng)用示范。