世界首个新能源分布式调相机群在青海稳定运行： 破解技术难题 促进绿电消纳

12月11日，在青海海南千万千瓦级新动力基地，跟着一道弧光划破天边，国际最大规划新动力分布式调相机群人工短路扰动实验完成。实验进一步验证了电源侧分布式调相机群对保证大直流、高份额新动力电网安全安稳运转的重要作用。近年来，国网青海省电力公司在电源侧大规划分布式调相机技术立异方面开展了系列探究。

高占比新动力发电检测电网消纳才能

隆冬时节，青海省海南藏族自治州共和县的塔拉滩上晴空万里，成片的光伏板熠熠生辉，风力发电机的巨大叶片迎风转动……这个千万千瓦级新动力基地正把丰厚的太阳能和风能转化为清洁电能。

青海省光伏资源理论可开发量达35亿千瓦，风能可开发量超过0.75亿千瓦，有10万平方千米以上的荒漠化土地可用于光伏发电站和风电场建造……凭仗得天独厚的资源禀赋，青海省近年来大力推动清洁动力开发利用。到11月30日，青海电网发电装机达4070万千瓦，其间新动力发电装机2485万千瓦，占比达61%。青海电网已经成为全国清洁动力、新动力发电装机占比最高的省域电网。

为完成青海新动力电力大规划外送消纳，2018年11月7日，起于海南州共和县、连接青藏高原和中原大地的国际首个新动力远距离运送大通道——±800千伏青海—河南特高压直流输电工程开工建造。这个新动力大通道额定容量为800万千瓦，年满负荷运送电量达400亿千瓦时。

2019年3月份，国家动力局印发《关于青海省海南州特高压外送基地电源装备规划有关事项的复函》，明确2020年青豫直流配套可再生动力基地一期清洁动力配套计划——风电装机200万千瓦、光伏发电装机300万千瓦、水电装机146万千瓦，以满意2020年青豫直流送电规划达400万千瓦的要求。

青豫直流配套电源中，风电、光伏发电项目建造按期推动，其间，海南近区风电、光伏发电装机共400万千瓦，海西区域装机共100万千瓦。受客观因素影响，水电项目建造滞后，难以按期建成投运。

国网青海电力调控中心体系运转处处长陈春萌表明：“整体来看，青豫直流工程首期落地的配套电源以光伏发电和风电等新动力发电为主，新动力装机占比较高。”据他介绍，青豫特高压直流工程近区惯例电源装机规划较小，新动力电源装机规划大、占比高，电压支撑才能相对薄弱，导致了较为严峻的暂态过电压问题。大直流、高份额新动力电力体系安全问题成为阶段性制约青豫直流工程送出才能的主要因素。

处理体系暂态过电压问题，需从电网侧和新动力发电侧两头发力。为此，国网青海电力在青豫直流工程的起点——±800千伏青南换流站装备了4台30万千乏调相机。调相机2020年建成投产后，换流站的暂态过电压问题得以有用处理。

但是，新动力发电侧是暂态过电压的最高点。如何抑制暂态过电压问题，此前并无经验可借鉴，亟待打破立异。

立异研究分布式调相机

寻求技术打破

2019年，在国家电网有限公司的统筹指导下，国网西北分部、国网青海省电力公司、中国电力科学研究院有限公司、国网经济技术研究院有限公司等单位深入研究、科学论证，提出了在海南区域昕阳、夏阳、旭明、珠玉4个新动力汇集站设备21台分布式调相机的处理计划，并进一步明确了分布式调相机的具体性能指标。这是国际上初次在新动力发电侧探究大规划设备分布式调相机的实践，可以助力处理新动力高占比带来的暂态过电压问题，大幅进步新动力电力送出水平。

“此次设备的分布式调相机是一种布置在新动力发电站内的高度集成化的小容量同步调相设备，具备优异的暂态稳态特性和无功调理才能，对保持电力体系电压安稳起到重要作用，一起可进步体系短路容量和短路比，然后支撑新动力电力大规划外送，为大电网安全安稳运转保驾护航。”陈春萌说。

按照处理计划，新动力分布式调相机具有体系简单、集成度高、调理性能好等长处，既能发挥体系动态无功储藏的作用，又能为新动力电站供给次暂态、暂态、稳态的全过程无功补偿与电压支撑，极大进步青豫特高压直流通道的新动力电力运送才能。

被誉为电网“稳压器”的调相机在电网侧早已大规划使用，而且技术成熟、产品丰厚。但是国内外尚无调相机在新动力场站使用的先例。青海电网海南新动力发电基地的21台分布式调相机由国家电网公司统一组织设备，由国家电投黄河上游水电开发有限责任公司出资建造，由哈尔滨电气集团有限公司、上海电气集团股份有限公司、东方电气集团东方电机有限公司研发制作。

哈尔滨电机厂有限责任公司副总经理李春廷介绍：“虽然大型调相机技术已相对成熟，但用于新动力发电侧的分布式调相机从规划数据上看，在性能上较惯例调相机需进步30%以上，而机组损耗需下降20%。”

三家研发制作企业抽调技术骨干组成专项攻关团队，经过电磁规划的深度优化、结构规划的不断立异和原材料的高标准挑选，经过多番规划迭代，最终打造出满意要求、兼具性能和经济性的新式分布式调相机。

今年5月份，在青海省动力局的支持下，青海电网21台分布式调相机正式发动设备。国网青海电力积极与各方交流协调，全方位推动调相机涉网检验、涉网调试、发动计划审定、并网实验及运转办理等作业，有力保证了调相机群顺畅并网。

新动力分布式调相机群

助力缓解新动力消纳压力

9月2日12时，在青海海南千万千瓦级新动力基地，跟着330千伏旭明变电站1号调相机投入试运转，国际首台新动力分布式调相机正式落户青海。11月8日，首批11台新动力分布式调相机悉数投入使用，国际首个新动力分布式调相机群形成，带动海南区域新动力消纳才能进步185万千瓦。

“这是国际上初次在电源侧大规划设备分布式调相机，对于推动新动力大规划开发利用，构建清洁低碳、安全高效的动力体系具有重要的示范引领含义。”国家电力调度操控中心体系处专责张怡介绍，与传统的无功补偿设备比较，分布式调相机具有故障瞬间电压支撑才能强、暂态呼应速度快等长处，可作为电力体系电源侧的“安稳器”，未来将是新式电力体系的重要组成部分。

得益于分布式调相机的投运，11月16日、17日，青海电网新动力发电出力连续两日打破千万千瓦，到达1045万千瓦和1061万千瓦，较前史峰值994万千瓦分别进步了5.1%和6.7%。这两日间，光伏发电大发时段青海全网用电负荷在980万千瓦至1010万千瓦，新动力出力继续超全网用电负荷，新动力日发电量最高到达1.07亿千瓦时，占全省全天用电量的43.1%。尔后，新动力发电出力及发电量屡立异高。

“由国家电网公司主导并推动的国际最大规划新动力分布式调相机群，首批11台调相机经实践运转验证效果显著。”国网青海电力调度操控中心主任方保民介绍，这对青海新动力发电出力连续两日立异高有着直接的推动作用，大幅缓解了新动力消纳压力。

“探究在电源侧大规划设备分布式调相机的实践，将有用处理跨区直流输电和新动力大规划接入电网带来的电压安稳问题，对于加快推动动力转型发展具有重大含义。”国家电投黄河上游水电开发有限责任公司工程技术部主管薛宁说。

今年前11个月，青海电网新动力总发电量到达313亿千瓦时，同比增加37.9%。按照处理计划，明年21台分布式调相机悉数投产后，可进步青海海南区域新动力送出才能350万千瓦，估计年均增发新动力电量70.2亿千瓦时，相当于节约标准煤318.9万吨，减排二氧化碳574.2万吨。

在我国推动完成碳达峰、碳中和目标的大背景下，青海省正以迅速发展的清洁动力工业全力推动动力清洁低碳转型。国网青海电力将继续贯彻落实国家电网碳达峰、碳中和举动计划，继续探究大型新动力基地电网安全高效运转技术，全力推动新式电力体系省级示范区建造，助力青海打造国家清洁动力工业高地。