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在广袤无垠的草原上,无数高大的白色风机缓慢地旋转着,灰色金属质地太阳能电池板在阳光下熠熠闪烁,将大自然赋与的风能、太阳能不断转化为清洁电能。这些新能源的规模化发展,有效促进了我国实现经济社会发展与生态环境保护的双赢。10月15日,国家电网公司董事长、党组书记刘振亚在出席第22届世界能源大会时指出,过去十年,全球风电和太阳能发电装机累计增长了8倍和44倍,中国增长了158倍和183倍。随着党的十八届二中全会将生态文明建设提升到与社会主义经济建设、政治建设、文化建设、社会建设同等高度,新能源的发展也因我国生态文明建设的推进得到飞速增长。

但风电、光伏受气候和天气条件影响,也给并网工作出了难题。以风电为例,据测算,风速变化1米/秒,一个100兆瓦的大型风电场的发电量变化最大可达22兆瓦。给电网的发、供、需实时平衡带来巨大风险。

为更好地服务我国新能源的开发和利用,国家电网公司不断加大新能源技术的研发力度。作为公司综合性科研机构,中国电科院将新能源技术研究作为重要攻关方向,努力解决新能源开发的各类技术难题。研究成果广泛应用,为公司提供大量卓有成效的技术支撑,全力助推公司电网发展方式转变。

科技创新:让新能源并网技术更成熟

一列电气化火车高速通过,不远处某大型风电场的监控室内,屏幕上的功率曲线骤然降低——场内大量风机再一次遭遇了跳闸脱网……在风电飞速发展的2011年,我国遭遇了这样大规模风电脱网事故共8起,酒泉更连续发生3次大规模风电脱网事故,最严重时一次脱网风机达千余台,从一个侧面反应出新能源并网的问题在我国已十分严竣。

与欧洲各国不同,我国风电、光伏等新能源集中大规模开发,接入电网末端,新能源电源与电网交互影响严重。在国家科技部和国家电网公司的大力支持下,中国电科院组织了数百人的科研团队着力突破风电功率预测与调度运行技术、风电机组抗扰动与安全运行技术等难题,在风电功率预测、优化调度、并网仿真和试验检测等关键技术方面取得重大突破,项目主要成果达到国际领先水平。在该研究成果的支撑下,目前我国风电功率预测系统的预测容量已占2012年并网容量的82%;风电优化调度计划系统已应用于吉林、新疆和西北等地多个高风电穿透率电网;基于风电并网仿真平台完成了13个省(区)、7个千万千瓦级风电基地接纳能力,以及251个风电场并网专题研究。经测算,项目成果的应用有效提高了我国风电受限地区的风电利用率10%以上,每年可减少弃风电量50多亿千瓦时,净增发电效益超过25亿元。

与风电情况相同,大规模光伏电站的末端接入同样对电网的有功功率平衡和优化调度带来巨大的影响。2010年,中国电科院牵头开展光伏发电预测技术的研究,并在此基础上开发了光伏发电功率预测系统。目前,该系统已在三个省(区)调投入业务化运行并在多个光伏电站推广应用,预测容量已突破100万千瓦,预测规模居世界首位。根据运行数据统计,系统超短期预测月均方根误差仅在10%左右,预测精度达到世界领先水平,填补了一项世界范围的技术空白。

近年来,中国电科院在新能源领域共承担包括国家级科技项目在内的各类科技项目近百项。在新能源并网分析与评价技术、新能源预测和气象应用技术、新能源调度和运行控制技术、新能源发电关键控制装备研发等方面均取得了丰硕成果。

在积极开展新能源科技攻关的同时,中国电科院依托具有国际领先水平的新能源设备并网检测中心——国家能源大型风电并网系统研发(实验)中心和国家能源太阳能发电研发(实验)中心,开展新能源设备的检测与研发,2009年以来,累计完成50余个制造商150余种型号风电机组的试验与检测,覆盖全部国内的量产机型;完成79座各类光伏电站,共计311个测试子项的检测,有效防止了大型风电、光伏电站脱网事故的发生。

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