／國家電網(wǎng)公司 葛睿 王坤 王軼禹 新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室（華北電力大學(xué)） 劉敦楠／

“9.28”及“2.8”南澳大利亞電網(wǎng)大停電事件對我國電網(wǎng)調(diào)度運行的啟示

／國家電網(wǎng)公司 葛睿 王坤 王軼禹 新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室（華北電力大學(xué)） 劉敦楠／

2016年9月28日，南澳大利亞電網(wǎng)發(fā)生因風(fēng)機大量脫網(wǎng)造成全網(wǎng)垮網(wǎng)事件，損失負(fù)荷183萬kW。2017年2月8日，南澳電網(wǎng)發(fā)生因風(fēng)電出力低于預(yù)測造成的大量用戶非計劃停電事件，損失負(fù)荷30萬kW。本文對兩次停電事件的經(jīng)過及原因進(jìn)行了分析，并從強化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、改善風(fēng)電機組涉網(wǎng)特性、加強電網(wǎng)平衡能力實時監(jiān)視分析等方面提出了兩次停電事件對我國電網(wǎng)調(diào)度運行管理的啟示。

停電；風(fēng)電；涉網(wǎng)性能；平衡能力；調(diào)度運行

0 引言

近年來，較大規(guī)模電網(wǎng)停電事件在世界各地時有發(fā)生，給社會生產(chǎn)和居民生活造成不利影響[1-7]。2016年9月28日，南澳大利亞電網(wǎng)發(fā)生因風(fēng)機大量脫網(wǎng)造成全網(wǎng)垮網(wǎng)事件，損失負(fù)荷183萬kW[8]。2017年2月8日，南澳電網(wǎng)發(fā)生因風(fēng)電出力低于預(yù)測造成的大量用戶非計劃停電事件，損失負(fù)荷30萬kW[9]。不到5個月時間內(nèi)南澳電網(wǎng)發(fā)生兩次停電事件，其共同特征是受極端天氣影響負(fù)荷飆升、風(fēng)電機組運行調(diào)節(jié)能力不足導(dǎo)致連鎖性故障。

隨著我國風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大，裝機占比不斷提高，在有力促進(jìn)清潔能源利用的同時，也給電網(wǎng)運行帶來了新挑戰(zhàn)，突出表現(xiàn)在風(fēng)電機組轉(zhuǎn)動慣量小、頻率及電壓調(diào)節(jié)能力弱、耐受系統(tǒng)擾動能力偏低等[10]。進(jìn)一步分析近期南澳大利亞電網(wǎng)發(fā)生的兩次故障，對我國并網(wǎng)風(fēng)電機組運行調(diào)度及管理工作具有借鑒意義。

本文首先介紹南澳大利亞電網(wǎng)基本概況及主要特點，之后對2016年9月28日、2017年2月8日兩次停電事件的經(jīng)過及原因進(jìn)行分析介紹，最后提出兩次事件對我國并網(wǎng)風(fēng)電機組調(diào)控運行管理的幾點啟示。

1 南澳大利亞電網(wǎng)概況及特點

1.1 電網(wǎng)概況

南澳大利亞電網(wǎng)位于澳大利亞南部的南澳大利亞州，通過Heywood雙回275kV交流聯(lián)絡(luò)線及Murraylink直流（220MW,電纜線路）和澳大利亞主網(wǎng)相連，為一較為典型的末端電網(wǎng)。南澳電網(wǎng)骨干網(wǎng)架電壓等級為275kV，網(wǎng)內(nèi)總裝機容量5042MW（其中氣電2614MW，風(fēng)電1595MW，光伏發(fā)電705MW，柴油發(fā)電機128MW）。歷史最大負(fù)荷超過3000MW（統(tǒng)調(diào)口徑）。南澳電網(wǎng)地理接線圖如圖1所示。

1.2 電網(wǎng)特點

（1）交直流混聯(lián)

南澳電網(wǎng)通過Heywood雙回275kV交流聯(lián)絡(luò)線及Murraylink直流和主網(wǎng)相連，為交直流混聯(lián)電網(wǎng)，和主網(wǎng)同步互聯(lián)。

（2）風(fēng)電占比高

南澳電網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)風(fēng)電裝機占比約30%，實際運行中風(fēng)電出力占比往往更高，頻率和電壓調(diào)節(jié)難度加大。

（3）網(wǎng)內(nèi)存在275kV/132kV電磁環(huán)網(wǎng)

由圖1可見，南澳電網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)存在275kV/132kV電磁環(huán)網(wǎng)，電網(wǎng)穩(wěn)定水平受到一定影響。

1.3 調(diào)度及市場體系

澳大利亞國家電力市場（National Electricity Market, NEM）電網(wǎng)由昆士蘭、新南威爾士、南澳大利亞、維多利亞、塔斯馬尼五州電網(wǎng)互聯(lián)組成。其電力市場采用現(xiàn)貨和中長期合同相結(jié)合的方式進(jìn)行交易。澳大利亞能源市場運行商（Australian Energy Market Operator, AEMO）統(tǒng)一負(fù)責(zé)電網(wǎng)的調(diào)度運行和交易組織，建有兩個異地同時運行的調(diào)控中心，每個調(diào)控中心都具備獨立對全網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度的能力。正常情況下，網(wǎng)內(nèi)各電廠對每5min電量進(jìn)行報價，AEMO根據(jù)競價結(jié)果安排網(wǎng)內(nèi)每臺機組的實時出力；在電網(wǎng)故障、斷面功率越限等緊急情況下，根據(jù)相關(guān)法律法規(guī)，AEMO有權(quán)中止市場交易，采取調(diào)整機組出力、拉閘限電等各類手段保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定。五州電網(wǎng)內(nèi)電廠、輸配電設(shè)施運營及電力銷售由不同的公司承擔(dān)，共計100余家，和AEMO間相互獨立。

圖1 南澳電網(wǎng)地理接線圖

2 2016年9月28日垮網(wǎng)事件經(jīng)過及原因分析

2.1 事故前電網(wǎng)運行方式

事故發(fā)生當(dāng)日上午，調(diào)度部門接到氣象部門關(guān)于南澳局部地區(qū)風(fēng)力可達(dá)120km/h的預(yù)警?？紤]到網(wǎng)內(nèi)風(fēng)電機組的切出風(fēng)速為90km/h，調(diào)度部門對網(wǎng)內(nèi)部分風(fēng)機脫網(wǎng)的工況進(jìn)行了校核。經(jīng)校核，當(dāng)網(wǎng)內(nèi)有260MW風(fēng)機因風(fēng)速過高脫網(wǎng)時，電網(wǎng)可保持穩(wěn)定運行。因調(diào)度部門未收到本日將遭遇更強臺風(fēng)的預(yù)報，所以未對更加嚴(yán)重的故障進(jìn)行校核。包括Heywood雙回275kV交流聯(lián)絡(luò)線發(fā)生N-2故障在內(nèi)的一些嚴(yán)重故障被認(rèn)為超出設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。另外，考慮到可能面臨的惡劣天氣，網(wǎng)內(nèi)兩條計劃檢修的132kV交流線路于當(dāng)日提前恢復(fù)運行，以加強網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

故障發(fā)生前，南澳電網(wǎng)運行正常，全網(wǎng)統(tǒng)調(diào)發(fā)受電電力為1826MW，其中風(fēng)電出力883MW，氣電出力330MW，區(qū)外受電613MW（Heywood雙回275kV交流聯(lián)絡(luò)線499MW，Murraylink直流114MW）。全網(wǎng)有2條275kV交流線路和1條132kV交流線路處于計劃停運狀態(tài)，對網(wǎng)內(nèi)限額影響不大。事故發(fā)生當(dāng)日全網(wǎng)風(fēng)電出力曲線如圖2所示，由圖2可見，在14∶30和15∶45左右，網(wǎng)內(nèi)確實發(fā)生過部分風(fēng)機因風(fēng)速過高而脫網(wǎng)的情況，最大脫網(wǎng)300MW左右，未影響網(wǎng)內(nèi)平衡及電網(wǎng)穩(wěn)定。

圖2 事故當(dāng)時南澳電網(wǎng)風(fēng)電出力曲線

2.2 事件主要經(jīng)過

當(dāng)日16∶16∶46～16∶18∶14，因臺風(fēng)襲擊，在1.5min內(nèi)，南澳電網(wǎng)發(fā)生4條次275kV交流線路及1條次66kV交流線路故障跳閘，其中3條次重合成功、2條次未重合、1條次重合失敗。5次線路故障及1次重合失敗造成網(wǎng)內(nèi)6次電壓跌落。圖3為5次故障期間近區(qū)母線的電壓曲線。

圖3 5次故障期間近區(qū)母線電壓曲線

眾所周知，并網(wǎng)風(fēng)電機組應(yīng)具備一定的低電壓穿越能力，以保證風(fēng)機在電網(wǎng)電壓短時跌落過程中不發(fā)生脫網(wǎng)[11,12]。圖4為南澳電網(wǎng)一典型的風(fēng)電機組低壓穿越能力曲線。由該圖可見，當(dāng)風(fēng)機母線電壓跌落至0.05pu時，風(fēng)機可保持0.3s不脫網(wǎng)，當(dāng)風(fēng)機母線電壓跌落至0.8pu時，風(fēng)機可保持10.2s不脫網(wǎng)。對比圖3、圖4，在南澳電網(wǎng)多次故障期間，每次電壓跌落的幅度及持續(xù)時間都不至引起網(wǎng)內(nèi)大量風(fēng)機脫網(wǎng)。然而，南澳電網(wǎng)并網(wǎng)風(fēng)機普遍存在一個之前不為調(diào)度部門了解的保護(hù)策略，即當(dāng)短時內(nèi)經(jīng)歷多次低電壓穿越時，為保護(hù)機械構(gòu)件、冷卻阻尼電阻，并網(wǎng)風(fēng)機將跳閘或自動降低出力。該保護(hù)的動作定值為2min內(nèi)發(fā)生低電壓穿越2～10次（具體次數(shù)視風(fēng)機型號而定），因此，在該保護(hù)策略的作用下，當(dāng)發(fā)生6次電壓跌落后，16∶18∶15，網(wǎng)內(nèi)共計456MW風(fēng)機脫網(wǎng)，占故障前網(wǎng)內(nèi)總負(fù)荷的25%。

圖4 南澳電網(wǎng)一典型風(fēng)電機組低壓穿越能力曲線

大量風(fēng)機脫網(wǎng)后，由于網(wǎng)內(nèi)功率失衡，南澳電網(wǎng)頻率迅速下降，造成其與主網(wǎng)間功角差持續(xù)加大，16∶18∶15，雙回Heywood 275kV交流聯(lián)絡(luò)線失步解列裝置動作將線路解列。雙回交流聯(lián)絡(luò)線解列后，事故前輸送的約500MW功率也隨之損失，從而造成南澳電網(wǎng)頻率進(jìn)一步下降。

由于網(wǎng)內(nèi)風(fēng)機占比高，系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量小，在存在大量功率缺額的情況下，南澳電網(wǎng)頻率在短短400ms內(nèi)由49.5Hz跌落至47Hz，頻率跌落速度達(dá)6Hz/s，遠(yuǎn)大于低頻減載裝置3Hz/s的響應(yīng)速率，16∶18∶16，南澳電網(wǎng)全網(wǎng)因頻率崩潰全停，損失負(fù)荷1826MW，其剩余與主網(wǎng)相連的Murraylink直流（輸送功率114MW）也隨之閉鎖。從網(wǎng)內(nèi)最后一次交流故障導(dǎo)致風(fēng)機脫網(wǎng)至南澳電網(wǎng)全停，僅持續(xù)了1s左右。

圖5為南澳電網(wǎng)全停前網(wǎng)內(nèi)5次交流線路故障及全停發(fā)生時刻時序圖。

圖5 故障時序圖

2.3 恢復(fù)情況

全停事故發(fā)生后，調(diào)度部門開始對南澳電網(wǎng)進(jìn)行黑啟動。黑啟動總體分為以下三步。

通過對網(wǎng)內(nèi)一二次設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行巡檢評估，確認(rèn)設(shè)備是否具備恢復(fù)運行條件。防止黑啟動過程中發(fā)生人身事故或電網(wǎng)失穩(wěn)。經(jīng)評估，因南澳北部地區(qū)部分線路斷線，且仍有大風(fēng)天氣，調(diào)度部門決定北部地區(qū)電網(wǎng)暫不恢復(fù)。

（2）逐步建立網(wǎng)內(nèi)電壓

16∶30，即全停事故發(fā)生12min后，調(diào)度部門決定同時采用Quarantine電廠黑啟動和通過雙回Heywood 275kV交流聯(lián)絡(luò)線自主網(wǎng)送電兩種途徑對南澳電網(wǎng)建立電壓，以加快電網(wǎng)恢復(fù)速度。

16∶37，調(diào)度部門向Quarantine電廠下發(fā)進(jìn)行黑啟動指令。Quarantine電廠為向南澳電網(wǎng)提供黑啟動服務(wù)的簽約電廠，在黑啟動前沒有運行。該電廠進(jìn)行黑啟動的基本步驟是首先在無電情況下啟動一臺小型發(fā)電機，之后通過該小型發(fā)電機啟動該廠#5機組。當(dāng)電廠成功啟動小型發(fā)電機并通過一66kV斷路器向#5機組輔機送電時，斷路器因變壓器勵磁涌流跳閘，故該廠#5機啟動未獲成功。19∶50，Quarantine電廠#1～4機（總?cè)萘?00MW）通過雙回Heywood 275kV交流聯(lián)絡(luò)線建立的電壓并網(wǎng)，成為事故后首次并網(wǎng)的機組，這也意味著該電廠自身的黑啟動功能基本沒有發(fā)揮作用，使得近區(qū)負(fù)荷恢復(fù)延誤了1h左右。

17∶32，調(diào)度部門開始下令操作雙回Heywood 275kV交流聯(lián)絡(luò)線，至18∶28，主網(wǎng)至南澳電網(wǎng)Torrens Island地區(qū)的通道恢復(fù)供電。

（3）負(fù)荷恢復(fù)

2.3 急性呼吸窘迫綜合征炎癥損傷患兒SIRT6與炎癥因子及動脈血氣指標(biāo)相關(guān)性 采用Pearson相關(guān)系數(shù)分析顯示，肺泡SIRT6含量與TNF-α、IL-6、PaCO2呈顯著正相關(guān)，與PaO2、PaO2/FiO2呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。見表3。

在網(wǎng)內(nèi)逐步建立電壓后，損失負(fù)荷于19∶00左右開始陸續(xù)恢復(fù)。20∶30，損失負(fù)荷恢復(fù)40%左右，24∶00左右，損失負(fù)荷恢復(fù)80%～90%。圖6為事故后1天半網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷恢復(fù)情況。

圖6 故障后負(fù)荷恢復(fù)進(jìn)程

如前所述，由于南澳電網(wǎng)北部區(qū)域發(fā)生部分線路斷線，相關(guān)區(qū)域部分負(fù)荷未在第一時間恢復(fù)。10月11日，本次事故全部損失負(fù)荷得到恢復(fù)。

2.4 原因分析

1）調(diào)度部門對風(fēng)電機組保護(hù)策略掌握不全面是本次事故的根本原因。由于不了解風(fēng)機在短時內(nèi)多次低壓穿越時將脫網(wǎng)，調(diào)度部門完全忽視了惡劣天氣下多次故障造成大量風(fēng)機脫網(wǎng)的可能性，未對相關(guān)故障進(jìn)行校核并制定預(yù)案，導(dǎo)致本次事故超出設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。

2）因風(fēng)機轉(zhuǎn)動偏小，網(wǎng)內(nèi)損失大量負(fù)荷后頻率跌落過快，超出低頻減載裝置的響應(yīng)速度，是全網(wǎng)失穩(wěn)全停的直接原因。如前所述，雙回交流聯(lián)絡(luò)線解列后南澳電網(wǎng)頻率跌落速度達(dá)6Hz/s，按此折算，此時該電網(wǎng)的慣量常數(shù)僅為2s左右，且需注意的時，這是網(wǎng)內(nèi)已損失456MW風(fēng)電后的計算結(jié)果，這意味著在正常運行方式下，南澳電網(wǎng)的慣量常數(shù)將因更多風(fēng)電運行而進(jìn)一步下降。

3）調(diào)度部門未及時收到臺風(fēng)預(yù)警，對極端惡劣天氣估計不足，未對雙回Heywood 275kV交流聯(lián)絡(luò)線同時故障跳閘進(jìn)行校核等，也是此次事故的重要原因。

3 2017年2月8日負(fù)荷損失事件經(jīng)過及原因分析

3.1 事件主要經(jīng)過

2017年2月8日發(fā)生在南澳電網(wǎng)的負(fù)荷損失事件主要是由于網(wǎng)內(nèi)風(fēng)電出力不及預(yù)期與極端高溫天氣影響相疊加造成的。

當(dāng)日，南澳地區(qū)遭遇極端高溫天氣，且實際溫度高于氣象部門預(yù)告值，導(dǎo)致用電負(fù)荷激增，網(wǎng)內(nèi)備用緊張。17∶00時，網(wǎng)內(nèi)統(tǒng)調(diào)負(fù)荷超過300萬kW且持續(xù)攀升，比日前預(yù)測高出近30萬kW，如圖7所示。

圖7 當(dāng)日南澳電網(wǎng)實際負(fù)荷及預(yù)測值

另一方面，由于來風(fēng)減小，從當(dāng)日13：00～18∶00，南澳電網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)風(fēng)電出力從72萬kW銳減至12萬kW，特別是故障發(fā)生前的17∶00～18∶00，網(wǎng)內(nèi)風(fēng)電出力在1h內(nèi)減少了20萬kW，18∶00時的風(fēng)電出力實際值較預(yù)測值低10萬kW，如圖8所示。

在上述兩方面因素影響下，南澳網(wǎng)內(nèi)機組旋備緊張，區(qū)外受電電力不斷上升。17∶25，Murraylink直流功率開始超過穩(wěn)定限額（Murraylink直流穩(wěn)定限額為78MW；Heywood 275kV交流聯(lián)絡(luò)線穩(wěn)定限額為600MW，當(dāng)日始終壓限額運行）。在這種情況下，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，調(diào)度部門應(yīng)采取一切必要措施，在30min內(nèi)將越限斷面控制到限額以內(nèi)，然而，此時網(wǎng)內(nèi)并網(wǎng)火電機組均已基本達(dá)到最大出力，未并網(wǎng)的機組難以在短時間內(nèi)并網(wǎng)。至18∶00，Murraylink直流功率不降反升，持續(xù)越限時間已達(dá)35min。此時網(wǎng)內(nèi)發(fā)受電情況如表1所示，可見，緊急拉閘限電已成為解決直流功率越限、保障電網(wǎng)安全的唯一手段。

表1 18:00時南澳電網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)發(fā)受電情況

18∶03，調(diào)度部門向電網(wǎng)運行商ElectraNet下發(fā)切除網(wǎng)內(nèi)100MW負(fù)荷的指令，至18∶30，調(diào)度部門發(fā)現(xiàn)實際被切除的負(fù)荷達(dá)300MW左右，網(wǎng)內(nèi)斷面已無越限，當(dāng)即要求ElectraNet在10min內(nèi)先恢復(fù)100MW被切除的負(fù)荷，18∶40，隨著負(fù)荷最高峰時段已過，網(wǎng)內(nèi)已有充足旋備，調(diào)度下令恢復(fù)了全部被切除負(fù)荷。限電期間網(wǎng)內(nèi)實際負(fù)荷曲線如圖9所示，整個負(fù)荷損失時間持續(xù)了1h左右。

圖9 限電期間網(wǎng)內(nèi)實際負(fù)荷曲線

3.2 原因分析

1）網(wǎng)內(nèi)風(fēng)電出力不及預(yù)期同極端高溫天氣造成負(fù)荷激增是本次停電事件的直接原因。如前所述，停電事件前，網(wǎng)內(nèi)實際負(fù)荷較日前預(yù)測高出約300MW，而風(fēng)電出力低于預(yù)測值約100MW，共計約400MW電力缺口已占網(wǎng)內(nèi)最高負(fù)荷的13%，導(dǎo)致備用不足而限電。

2）對網(wǎng)內(nèi)平衡能力分析、監(jiān)視和預(yù)警不足是緊急停電的根本原因。風(fēng)功率預(yù)測本身是一個世界性難題，在網(wǎng)內(nèi)風(fēng)機占比較高的情況下，應(yīng)充分考慮到風(fēng)電實際出力不及預(yù)測的可能性，合理安排網(wǎng)內(nèi)火電機組的旋轉(zhuǎn)備用容量及跨區(qū)聯(lián)絡(luò)線可支援能力。停電發(fā)生前，一方面，調(diào)度部門沒有安排足夠的網(wǎng)內(nèi)火電開機，另一方面，由于市場機制等因素影響，交直流跨區(qū)聯(lián)絡(luò)線始終壓限額運行，不利于互聯(lián)電網(wǎng)跨區(qū)緊急互濟(jì)。

3）信息溝通不暢及管理上的漏洞等因素造成電網(wǎng)運營商實際切除負(fù)荷（300MW）遠(yuǎn)超調(diào)度指令值（100MW），造成事故擴(kuò)大。

4）Murraylink直流本身額定容量為220MW，但事件當(dāng)日受制于電壓穩(wěn)定后的功率限額僅為78MW，表明南澳電網(wǎng)在無功支撐能力方面存在一定問題。

4 對我國電網(wǎng)調(diào)度運行管理的啟示

“十二五”以來，我國風(fēng)電規(guī)?？焖僭鲩L，截至2016年底，國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)內(nèi)風(fēng)電并網(wǎng)裝機容量11654萬kW，全年風(fēng)電發(fā)電量1825.5萬kWh（同比增長29.6%）。風(fēng)電已成為我國三北地區(qū)第二大電源。大量風(fēng)機并網(wǎng)為電網(wǎng)調(diào)控運行帶來許多新挑戰(zhàn)[10]。近期南澳大利亞的兩次停電事件中，風(fēng)電機組脫網(wǎng)及調(diào)節(jié)能力弱都是重要原因，對我國電網(wǎng)并網(wǎng)風(fēng)機調(diào)控運行管理帶來許多有益啟示。

（1）加強特高壓網(wǎng)架建設(shè)，為電網(wǎng)穩(wěn)定運行和清潔能源消納提供根本保證

2016年9月28日南澳電網(wǎng)全停事件中，大量風(fēng)機脫網(wǎng)導(dǎo)致雙回Heywood 275kV交流聯(lián)絡(luò)線失步解列是全停的重要原因。2017年2月8日停電事件中，受制于電壓穩(wěn)定問題，Murraylink直流功率限額僅為額定容量的1／3，限制了跨區(qū)支援能力。這進(jìn)一步啟示我們，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)堅強是電網(wǎng)穩(wěn)定運行和清潔能源消納的根本保證。當(dāng)前，我國西北、東北電網(wǎng)部分風(fēng)電機群近區(qū)交流斷面長期重載運行，電網(wǎng)穩(wěn)定面臨較大壓力。此外，特高壓骨干網(wǎng)架“強直弱交”矛盾較為突出，送受端交流網(wǎng)架薄弱，不僅影響電網(wǎng)穩(wěn)定水平，也制約了三北地區(qū)新能源外送通道的送電能力。應(yīng)進(jìn)一步加快特高壓主干網(wǎng)架建設(shè)，構(gòu)建統(tǒng)一、堅強智能電網(wǎng)[13,14]。

（2）深化風(fēng)電機組運行特性分析，加強并網(wǎng)風(fēng)電機組運行管理

2016年9月28日南澳電網(wǎng)全停的根本原因在于調(diào)度部門不掌握風(fēng)電機組存在短時多次低壓穿越后將脫網(wǎng)的保護(hù)策略，這本質(zhì)上反映了調(diào)度部門對并網(wǎng)風(fēng)機運行管理存在疏漏。由于風(fēng)電機組運營廠家多、設(shè)備型號多，控制保護(hù)策略復(fù)雜，為相關(guān)管理工作增加了難度。需要指出，我國三北地區(qū)存在數(shù)個千萬千瓦級的風(fēng)電機群，一旦存在類似不為調(diào)度部門清楚掌握的控保策略，造成超出設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的大規(guī)范風(fēng)機脫網(wǎng)，后果將是嚴(yán)重的。應(yīng)進(jìn)一步加強對各地區(qū)、各型號并網(wǎng)風(fēng)電機組控保邏輯的研究和梳理，完善相關(guān)涉網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，提高仿真及試驗水平，實現(xiàn)全部并網(wǎng)機組可控在控。

低壓穿越能力方面，2012年以前，由于風(fēng)電低壓穿越性能沒有得到及時改進(jìn)，風(fēng)電機組大規(guī)模脫網(wǎng)事故時有發(fā)生。2012年后，國家電網(wǎng)公司按照國家能源局要求，集中開展了并網(wǎng)風(fēng)電機組低電壓穿越能力改造和檢測工作，目前已基本杜絕風(fēng)電因低壓故障大規(guī)模脫網(wǎng)事故。根據(jù)國標(biāo)《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》[15]，風(fēng)電機組低電壓穿越能力要求如圖10所示，和圖4比較，我國國標(biāo)對低電壓穿越能力要求和南澳電網(wǎng)類似，基本可滿足電網(wǎng)運行實際需要。

高電壓穿越能力[16]方面，國標(biāo)《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》要求風(fēng)電機組并網(wǎng)點電壓在1.1pu以內(nèi)時，機組應(yīng)正常運行，在此基礎(chǔ)上，國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《風(fēng)電場無功配置及電壓控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[17]對風(fēng)電機組高電壓穿越能力的規(guī)定如表2所示。該規(guī)定較國標(biāo)更為嚴(yán)格。但是，相關(guān)仿真分析結(jié)果表明，當(dāng)天中等直流系統(tǒng)發(fā)生單次換相失敗時，送端電網(wǎng)部分母線暫態(tài)過電壓可能超過1.2pu[10]，故上述標(biāo)準(zhǔn)尚不能完全滿足電網(wǎng)實際運行需要。

圖10 《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》對風(fēng)電機組低電壓穿越能力的要求

表2 《風(fēng)電場無功配置及電壓控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》對風(fēng)電機組高電壓穿越能力的要求

調(diào)節(jié)能力方面，針對風(fēng)電機組轉(zhuǎn)動慣量小，調(diào)頻、調(diào)壓能力不足的問題，應(yīng)從以下幾方面加以解決：加強電力系統(tǒng)統(tǒng)籌規(guī)劃水平，合理確定新能源裝機占比及分布；利用直流輸電系統(tǒng)調(diào)節(jié)送受端系統(tǒng)頻率；送端電網(wǎng)風(fēng)火打捆送出；應(yīng)用同步調(diào)相機提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性；研究應(yīng)用虛擬同步機技術(shù)；進(jìn)一步完善風(fēng)電機組頻率、電壓調(diào)節(jié)能力相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）深化風(fēng)功率預(yù)測技術(shù)研究，加強電網(wǎng)平衡能力監(jiān)視分析

2017年2月8日南澳電網(wǎng)停電事件的一個重要原因是網(wǎng)內(nèi)風(fēng)電出力小于預(yù)測，導(dǎo)致備用不足，平衡能力緊張。眾所周知，風(fēng)電機組出力具有波動隨機及反調(diào)峰特征，難以準(zhǔn)確預(yù)測。當(dāng)風(fēng)電機組占比較高時，電網(wǎng)平衡能力監(jiān)視分析工作尤為重要。在電網(wǎng)實時調(diào)控運行中，應(yīng)加強對網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷、新能源出力、常規(guī)機組正負(fù)備用、重要斷面限額裕度的監(jiān)視分析，綜合運用網(wǎng)內(nèi)調(diào)節(jié)、跨區(qū)支援、現(xiàn)貨交易、需求側(cè)管理等多種手段，提高電網(wǎng)平衡能力，促進(jìn)清潔能源消納。同時，進(jìn)一步完善基于大尺度數(shù)值天氣預(yù)報的風(fēng)功率預(yù)測、超短期風(fēng)功率預(yù)測技術(shù)[18]，提高預(yù)報精度。

5 結(jié)束語

2016年9月28日南澳大利亞電網(wǎng)垮網(wǎng)事件及2017年2月8日南澳電網(wǎng)緊急限電事件，都與風(fēng)電機組運行調(diào)節(jié)能力不足有直接的關(guān)系。本文對兩次事件的具體經(jīng)過進(jìn)行了介紹，并對原因進(jìn)行了分析。最后，從強化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、改善風(fēng)電機組涉網(wǎng)特性、加強電網(wǎng)平衡能力實時監(jiān)視分析等方面提出了南澳電網(wǎng)大停電事件對我國電網(wǎng)調(diào)度運行管理的啟示。

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