仍然以來(lái)，國(guó)家電網(wǎng)有限公司竭力服務(wù)新能源發(fā)展和消納，不斷強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新，新能源消納矛盾持續(xù)減緩，新能源借助率不斷提升。2019年，國(guó)家電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū)新能源發(fā)電持續(xù)快速下降，新能源借助率達(dá)到96.8%，云南、甘肅等8個(gè)省份新能源發(fā)電量占本省用電量的比列超過15%。
風(fēng)電出力隨風(fēng)速和風(fēng)向的變化而變化。依據(jù)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)，風(fēng)速在一年中的大部分時(shí)間，在接近零到額定風(fēng)速之間變化，與此相對(duì)應(yīng)，風(fēng)電出力也在從零到額定出力之間變化。
風(fēng)電出力呈現(xiàn)顯著的季節(jié)特點(diǎn)。不同地區(qū)風(fēng)電年出力的季節(jié)特點(diǎn)不同風(fēng)電功率預(yù)測(cè)與消納策略，西北、華北地區(qū)風(fēng)電平均出力呈現(xiàn)冬夏季較大、夏冬季較小的特性，東北則呈現(xiàn)冬夏季較小、夏冬季較大的特性。
光伏電廠日出力主要受天氣影響。在放晴天氣，光伏電廠在晚上傍晚時(shí)分出力達(dá)到最大，且曲線比較平滑，出力分布較規(guī)律;在陣雨天氣，出力的晚上時(shí)段分布沒有規(guī)律。
受光照硬度和濕度影響，光伏電廠通常在秋季、冬季發(fā)電出力較大。從四川、青海地區(qū)光伏電廠的年出力分布來(lái)看，平均出力呈現(xiàn)春夏季較大、夏秋季較小的特征。因?yàn)橛秒娯?fù)荷通常在夏秋季較大，因而，光伏電廠對(duì)于滿足高峰負(fù)荷的貢獻(xiàn)度有所減小。
風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)電具有隨機(jī)性、波動(dòng)性等特征，新能源并網(wǎng)帶來(lái)的振蕩問題已對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行形成明顯影響，未來(lái)，高比列新能源接入電網(wǎng)后，將會(huì)激化振蕩問題。大規(guī)模新能源接入電網(wǎng)，除了對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)影響，但是明顯影響電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。
新能源并網(wǎng)后大量常規(guī)同步發(fā)電機(jī)組被風(fēng)電、光伏發(fā)電機(jī)組取代，造成系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩減少、頻率調(diào)節(jié)能力增加。與常規(guī)火電設(shè)備相比，新能源設(shè)備涉網(wǎng)性能標(biāo)準(zhǔn)過高，其頻度、電壓耐受能力較差，極易引起脫網(wǎng)問題。
因?yàn)樾履茉促Y源具有波動(dòng)性和隨機(jī)性，發(fā)電設(shè)備具有低抗擾性和弱支撐性，因而，新能源的有效消納和安全運(yùn)行是世界困局。
新能源并網(wǎng)技術(shù)及重點(diǎn)突破方向
新能源高精度功率預(yù)測(cè)技術(shù)。因?yàn)橘Y源的隨機(jī)波動(dòng)性和不可儲(chǔ)存特點(diǎn)，新能源出力具有隨機(jī)性和波動(dòng)性。我國(guó)地形復(fù)雜，氣候類型多樣，新能源資源隨機(jī)波動(dòng)性更強(qiáng)、高精度功率預(yù)測(cè)更難。高比列新能源電力系統(tǒng)將發(fā)電跟蹤負(fù)荷的雙向匹配轉(zhuǎn)變?yōu)楣┬枰粋?cè)的單向動(dòng)態(tài)匹配，新能源發(fā)電功率預(yù)測(cè)是單向動(dòng)態(tài)匹配的基礎(chǔ)，需研究空間幀率更高、時(shí)間間隔更小、精度適用性更強(qiáng)的新能源發(fā)電功率預(yù)測(cè)技術(shù)，支撐電力供應(yīng)與需求的精準(zhǔn)單向匹配。
新能源主動(dòng)支撐技術(shù)。高比列新能源電力系統(tǒng)中，新能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)須要從“被動(dòng)適應(yīng)”到“主動(dòng)支撐和自主運(yùn)行”轉(zhuǎn)變。未來(lái)高比列新能源接入電網(wǎng)后，將對(duì)電力系統(tǒng)形態(tài)及運(yùn)行機(jī)制形成深刻影響，須要新能源具備主動(dòng)支撐控制能力，具備接近或低于同步電源的控制特點(diǎn)，支撐系統(tǒng)的電流、頻率穩(wěn)定以及提供備用容量。
電力氣象技術(shù)。氣象條件是高比列新能源電力系統(tǒng)最關(guān)鍵的外部影響誘因，其影響范圍囊括“發(fā)”(風(fēng)、光、降水是新能源和水力發(fā)電的一次資源)、“輸”(氣象洪災(zāi)對(duì)輸變電設(shè)備的毀壞、氣象條件對(duì)輸電能力的影響)、“用”(體溫、濕度、降水等影響負(fù)荷行為，風(fēng)、光影響分布式新能源出力)全環(huán)節(jié)。國(guó)際電力研究機(jī)構(gòu)普遍覺得氣象緣由是未來(lái)影響電網(wǎng)運(yùn)行的三大關(guān)鍵誘因之一。為增加電力氣象水災(zāi)不利影響，需研究電力氣象水災(zāi)預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)，通過提早應(yīng)對(duì)極端天氣，支撐高比列新能源電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用。儲(chǔ)能技術(shù)通過裝置或化學(xué)介質(zhì)將能量存儲(chǔ)上去，便于須要時(shí)借助。目前，除抽水蓄能外，電物理儲(chǔ)能是發(fā)展最快且相對(duì)成熟的儲(chǔ)能技術(shù)。儲(chǔ)能將在高比列新能源電力系統(tǒng)電力電量平衡中起到重要的靈活調(diào)節(jié)作用，支撐供需右側(cè)動(dòng)態(tài)匹配，促使新能源有效借助。未來(lái)需解決低成本、大容量、長(zhǎng)時(shí)間、高可靠的能量?jī)?chǔ)存問題，以及大規(guī)模、多類型儲(chǔ)能的協(xié)調(diào)調(diào)控問題。
新能源并網(wǎng)技術(shù)成果
中國(guó)電力科學(xué)研究院聚焦新能源并網(wǎng)與調(diào)度運(yùn)行技術(shù)，取得了數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)、新能源功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)、新能源安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)等創(chuàng)新成果。
數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)。應(yīng)用于新能源功率預(yù)測(cè)，預(yù)報(bào)時(shí)長(zhǎng)72小時(shí)，水平網(wǎng)格3千米×3千米，刀片式服務(wù)器623個(gè)，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存能力2.6PB，運(yùn)算能力230萬(wàn)億次/秒。
新能源功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)。在26個(gè)市級(jí)電力調(diào)控中心應(yīng)用，覆蓋我國(guó)約80%的新能源并網(wǎng)容量，預(yù)測(cè)容量居世界首位風(fēng)電功率預(yù)測(cè)與消納策略，新能源功率預(yù)測(cè)精度達(dá)到90%以上(按月統(tǒng)計(jì))。
新能源檢測(cè)與調(diào)度系統(tǒng)。采用時(shí)序遞進(jìn)的優(yōu)化調(diào)度方式，滾動(dòng)修正新能源發(fā)電功率預(yù)測(cè)偏差，保障了資源變化及系統(tǒng)運(yùn)行約束條件下的新能源最大化消納。
新能源安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)。通過使用該系統(tǒng)，“三北”地區(qū)5省區(qū)(山西、甘肅、青海、蒙東、河北)共提高新能源送出能力348萬(wàn)千瓦。
青海省坐落東北新能源基地群樞紐，新能源裝機(jī)占比42.6%。“風(fēng)電場(chǎng)、光伏電廠集群控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)”由國(guó)網(wǎng)山東節(jié)電力公司牽頭，項(xiàng)目依托山東蘭州千萬(wàn)千萬(wàn)級(jí)風(fēng)電基地、百萬(wàn)千瓦級(jí)光電基地，攻破了風(fēng)電場(chǎng)、光伏電廠集群控制系統(tǒng)在線檢測(cè)控制、策略制定、設(shè)計(jì)集成和運(yùn)行管理等關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了河?xùn)|過道800萬(wàn)千瓦風(fēng)電場(chǎng)、300萬(wàn)千瓦光伏電廠的集群控制功能，有效提升了電網(wǎng)接納風(fēng)電、光伏發(fā)電能力。