让新能源分布式调相机群为大电网保驾护航

■中能传媒记者 王睿佳/ 编辑 余璇

1 月23 日，青海海南新能源基地最后3 台50兆乏新能源分布式调相机完成168 小时试运行后正式转入商业运行，标志着世界最大规模新能源分布式调相机群在青海全面建成投运，对未来国内其他大型清洁能源基地的建设、运行及外送消纳提供了成功示范。

电网“稳压器”保障清洁能源输送安全

当前，特高压直流工程送端大规模新能源并网，送端换流站电压支撑薄弱的情况对电网稳定性造成了一定的影响。尤其是直流工程送端暂态过电压问题突出，严重制约了一些地区的新能源发电和直流输电能力。青海地区电网系统相对薄弱，加上汇集大量风电、光伏等易受环境天气影响的新能源电力，导致全球首条全清洁能源特高压直流工程——青豫直流送端近区无功电源不足，电压稳定问题严重制约着电网输送能力的提升，直接影响了青豫直流及青海电网的供电稳定性。

“新国标《GB38755-2019 电力系统安全稳定导则》第3、5、6 条中指出，电力系统应具备基本的惯量和短路容量支撑能力，在新能源并网发电比重较高的地区，新能源场站应提供必要惯量和短路容量支撑。常规新能源场站无功补偿通常采用配置SVC/SVG 装置的方式进行无功补偿。考虑SVC/SVG的无功出力特性均依赖于场站计算机控制系统，在直流输电系统换相失败、交流系统短路等故障导致系统电压先低后高时，极易出现无功反调，进而助增过电压。”建设青海海南新能源分布式调相机群的国家电投黄河上游水电开发有限责任公司（以下简称“国家电投黄河公司”）工程技术部主管薛宁介绍，“从过电压原因来看，新能源有功回退和无功反调是助增过电压的重要因素，从送端电网过电压分布情况来看，新能源侧是过电压的高点。因此，有必要在新能源侧（电源端）配置分布式调相机抑制新能源侧的过电压。”

作为良好的电网“稳压器”，新能源分布式调相机具有集成度高、系统简单、建设周期短、调节性能好等优点，但同时也需要具备更优的暂态、次暂态和稳态性能。为提升青豫直流送端换流站近区电压支撑能力，避免新能源暂态过电压引发大规模的连锁脱网，保障直流通道具备400 万千瓦输电能力，在青南换流站近区新能源场站布置分布式调相机，是行之有效的抑制新能源暂态过电压措施。

此次青海建成投运的21 台50 兆乏新能源分布式调相机群是世界首个也是目前规模最大的新能源分布式调相机群。其中，21 台调相机全部由我国自主研发生产，具有完全自主知识产权，具备动态性能好、过载能力强等优点，动态电压支撑能力较传统电机提升2 倍，温升降低50%，过载能力大幅提升4.5 倍，可在4000 米高海拔地区运行，设备性能优越，运行稳定可靠。

据哈电集团哈尔滨电机厂有限责任公司副总经理李春廷介绍：“尽管大型调相机技术已相对成熟，但要研发用于保障电能质量的分布式调相机，难度相当于将过去听音乐常用的大型收录机研制成全世界首台小型‘随身听’。”

中国电力科学研究院高级专家李志强也表示：“分布式调相机的成功研制，意味着今后直流特高压工程即使100%输送新能源也不会存在任何安全技术障碍。”

青豫直流外送通道新能源分布式调相机群的投运，将有效解决跨区直流输电和新能源大规模接入电网带来的无功电压稳定问题，进一步提升青海电网的安全保障能力和资源优化配置能力，对于青海省更大规模和更大范围输送清洁能源具有重大意义。

助力“双碳”目标应用前景广阔

此前国内外尚无调相机在新能源场站应用的先例。此次青海海南调相机与新能源发电场的首度“联姻”，成为我国在电源侧大规模分布式调相机技术创新方面的有益探索。

随着我国风电和光伏发电等新能源的持续快速发展，以及特高压直流输电电网的大规模建设，特高压直流送、受端电网稳定性需进一步提高。“在电源侧大规模安装分布式调相机的探索实践，将有效解决跨区直流输电和新能源大规模接入电网带来的电压稳定问题，对于加快推动能源转型发展具有重大意义。”薛宁如是说。

截至2 月15 日，位于青海省海南州共和县新能源基地内的新能源分布式调相机群累计增发新能源电量7.85 亿千瓦时，并且全部输送至华中地区，相当于替代原煤35.66 万吨，减排二氧化碳64.21 万吨。该项目为我国新能源分布式调相机的推广应用提供了宝贵的典范价值和实践经验。

从该项目实施效果来看，发展新能源分布式调相机是今后积极应对大量新能源场站集中并网、屋顶分布式光伏发电全面推进等挑战的有力措施，可为供需精准对接提供平台支撑，优化新能源并网时序，促进新能源集约化开发、远距离外送，不断提升网荷互动能力和电力需求侧响应能力，为提高电能在终端能源消费中的比重发挥重要作用。

因此，国家电投黄河公司相关负责人认为，应积极推广“新能源+调相机”发展模式，充分发挥区位优势、新能源发展优势和先进科技优势，提升新能源发电机组的出力可控性和支撑能力，为建设适应能源低碳转型的新能源调度体系与适应分布式电源发展的新型配电调度体系提供重要途径。■