大规模新能源并网系统网机关系的特点
- 双碳目标与新型电力系统：中国将碳达峰、碳中和纳入国家战略，推动构建以新能源为主体的新型电力系统。预计到2030年，非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。
- 网机关系特点：新型电力系统具有高比例可再生能源和电力电子装备的特征，导致系统低惯量、低抗扰、弱支撑，对电网冲击更大，易引发连锁反应和系统稳定破坏。
- 案例分析：
- 澳大利亚南澳大利亚州大停电：2016年，极端天气导致风机脱网，引发系统崩溃，超过100万人无电可用。
- 内蒙古沽源风电与串补输电参与的次同步振荡：2012年，沽源地区风电场装机容量增大后，发生58次次同步振荡事件。
- 新疆哈密风电与火电参与的次同步振荡：2015年，哈密风电场群与弱电网相互作用，引发次同步振荡，导致远距离火电机组跳机。
- 英国海上风电场脱网事故：2019年，雷击导致海上风电场脱网，造成大半个英国地区停电。
分布式调相机的涉网特性分析
- 工作原理：调相机通过绕组和轴等值电路实现无功补偿，接入新能源场站时滞相运行，增强系统动态无功支撑能力。
- 暂态过程：分析调相机在稳态、次暂态和暂态过程中的磁路变化，以及转子、定子等部分的动态无功特性。
- 短路比影响：调相机接入系统后增大短路比，改善新能源并网系统运行条件。举例说明接入调相机前后短路比的变化。
- 电机参数影响：参数E、X和X对短路比增大倍数有显著影响，增大E、减小X、X可提高短路比增大倍数。
- 涉网特性参数指标：根据《DL/T2658-2023快速动态响应同步调相机技术规范》，分布式调相机应具备短时过载能力和快速动态无功调节能力，具体指标包括暂态开路时间常数、暂态短路时间常数、直轴瞬态电抗、定子绕组过载能力等。
分布式调相机对新能源汇集的支撑作用
- 大规模新能源汇集的支撑需求：多个大型新能源基地进入建设阶段，交流汇集工程存在电压稳定裕度偏低、多场站短路比偏低等问题。
- 分布式调相机支撑作用：主要体现在动态无功/暂态电压支撑、短路比支撑和惯量支撑三个方面。调相机增强系统动态无功支撑能力，增大短路比，提升电网强度；高惯量的调相机提高新能源机组高/低电压穿越能力，实现故障时系统频率有效控制。
- 多种动态无功补偿装置比较：分布式调相机瞬时无功支撑能力强，但一次投资较高；SVG控制响应快，但电流过载能力弱。多种动态无功补偿协调互补，提高综合技术经济性。
- 构网型储能/SVG与分布式调相机：构网型储能/SVG具备类似调相机的特性，但次暂态响应能力和抗冲击能力难以实现。
- 双轴励磁调相机：通过双轴励磁绕组和合理励磁控制策略，实现反向励磁下的稳定运行，提高最大进相深度，提升深度进相运行能力。
- 总结：分布式调相机为大规模新能源汇集提供优质的动态无功/暂态电压支撑、短路比支撑和惯量支撑，具有难以替代的技术优势。分布式调相机与SVG等多种动态无功补偿协调互补，提高技术经济性。分布式调相机可通过技术革新提升竞争力、增强生命力。
