關于新能源電廠并網安全管理及消納探討

河北建投能源科學技術研究院有限公司 閻 彬

新能源電廠的主要采用利用風能、太陽能、地熱能和生物能等新型能源技術來進行能源的系統產生。研究新能源系統機制已成為全球電力行業(yè)最新的技術發(fā)展方向。在新能源電廠并網安全管理工作中，應做好有關安全維護以及消納管理工作，保證新能源電廠的順利、高效運行，推進電網行業(yè)的健康發(fā)展（如圖1所示）。

圖1 新能源電網類型

1 新能源電廠并網安全管理策略

1.1 并網準備操作

對于新能源電廠而言，在并網之前需要進行系統準備調試。在此階段，企業(yè)需要重點關注以下關鍵的系統運行控制：企業(yè)內部的電廠主要部門負責人，需要將設備接入的系統參數申報遞交給國家專業(yè)電源管理相關部門。此后，需要等待國家部門進行嚴格審核并通過后，方可獲得電廠正常設備運行的各項參數指標。若光伏發(fā)電站中的相關設備零件出現問題，則需進行相應調整，做好光伏發(fā)電站中各項數據的調試與分配。在這個過程中如果出現了新能源電網與傳統電網接入不匹配，將會導致后續(xù)的整體發(fā)電過程出現一系列的問題，造成嚴重的失誤，因此需要為設備并網速度做好充分的準備[1]。

1.2 并網的調試

在新能源公司并網系統調試的重要步驟中，需要完成以下關鍵任務。一是完成系統安裝后，必須進行網絡調試工作。調試過程中，應首先確定控制公司并網點的數量，為了優(yōu)化設計并網點數目，應在市場調查分析的基礎上把握市場用戶的真實需求，進行合理有效地分配。二是控制變壓器發(fā)電裝置的規(guī)模設計，國家規(guī)定新能源電站并入當地電網時，上級變電站的單臺變壓器容量應最小化，且限定容量一般應不超過1/4的設計最大負荷值的正負。對于功率參數的調控范圍，一般是有限的，因此需要對整個系統進行控制。首先必須確定用戶線路以及并報網點、設備運行調度等運營組織方式。其次需要認真編制實驗線路方案，并進行嚴格的檢查和核對，以確保相關電力運營主管和部門提交的實驗相關數據的準確性[2]。

2 新能源電廠并網安全管理策略

2.1 并網準備

在加快新能源電廠網絡建設、并網及改造建設前期技術準備規(guī)劃方面的工作，在強調對發(fā)展前期四個控制要點的把握的基礎上，需要更加注重和突出以下問題，從嚴控制：一是要加強前期電網發(fā)展的設計工作策劃，尤其是要抓緊將各省級新能源電廠項目所在地的電網接入和系統優(yōu)化設計，立項申請工作要先匯總上報至當地省級各專業(yè)規(guī)劃歸口行政管理綜合改革規(guī)劃部門，再按照現行規(guī)定嚴格進行項目前置論證審查和上報工作；二是企業(yè)需確保前期資料審查順利通過現場評審確認后，按計劃進行新建工程項目招投標方案評審和設備控制系統招標、安裝、調試、改造。當涉及政府投資管理等相關部門與新能源電廠商議簽署有關并網技術經濟協議時，應注意簽署電子協議上所必備的各類資料的分類、整理、收集、錄入和處理，簽章并審核后上報審批；三是必須在年底前簽署并落實新能源電廠與供電公司的全年電力直供或配購機組發(fā)電經營合同。此前需確保相關年度并網調度發(fā)電合同經濟協議已被全部簽字落實[3]。

2.2 并網調試

調試階段是必不可少的步驟。國家要求驗收環(huán)節(jié)應至少明確以下幾點：各省級新能源電網用戶需要在全部設備和部件現場安裝并全部安裝就緒后，進行驗收操作，可先提交單獨技術試驗申請，并以書面電子協議形式遞交至技術發(fā)展部編號為策劃部的部門申請驗收，完成并網后再提交試驗成果。其次，由電網相應專業(yè)主管審批部門負責處理報告事宜；在進行二審時，電力專業(yè)的電網主管和批準部門會從多個角度來審查擬申請并網試驗申請書的真實性。

部門將會嚴格審查擬建電網工程的名稱、范圍內容要求和年發(fā)電容量計劃是否與電站投運試驗結束前日期時間相符等具體要求；各地主管和調度運行部門應組織電力技術人員填寫年度新能源發(fā)電機組試點、并網發(fā)電準備和時間表報告。同時，機構還明確承諾，在完成全部逐一核實和審查驗收程序后，將確保所有機組順利通過全部程序環(huán)節(jié)，依據電網現行技術標準，依法對全國各地的新能源風力發(fā)電試驗機組系統設備進行逐一現場實施試驗，包括安全與并網系統的安裝和調試、可靠性檢驗測試、示范試點運行和并網試運行，以及安全示范運行系統的適應性測試和檢測驗證。

2.3 試運行

在新能源電廠并網試運行中，電站需要在正式運行期結束日前，提前至少六個月按要求進行試運行。具體來說，燃煤發(fā)電機組和風力發(fā)電機在進行并網正式運行和調試工作前，必須按時進行調控與管理調度機構的審查工作。此外，電站還需要注意按照有關時限要求進行提前開機的試運行，在規(guī)定時限內，應如實將工作審查過程和結果報告上報至新能源與發(fā)展局策劃部辦公室；新能源光伏發(fā)電展示項目必須從點火開機完成后立即啟動，并進行至少168h的試運行；要求各電廠每日除有1臺太陽能光伏系統發(fā)電和3臺風電機組上網外，其他兩臺以上新能源光伏發(fā)電系統機組用戶，還需要于當天下午同時匯報總燃料庫情況和每日全部鍋爐的燃料總量給電網運行調控機構。這能配合機構定期分析編寫當天的太陽能發(fā)電裝置生產負荷計劃報告，以促進調控運轉工作的有效實施[4]（如圖2所示）。

圖2 獨立型風力并網發(fā)電圖

電站工作人員在日常操作和試運行等工作中，負責人要能全程密切監(jiān)控兩臺柴油發(fā)電機組的各種正常狀態(tài)，包括開機和運行調試等，如果監(jiān)控系統檢測到電廠設備的運行參數明顯異常，需要立即向電廠內部的電力運行綜合調控指揮工作機構申請許可，等待統一出具發(fā)電運行及調度指揮書面通知后，再對設備進行相應的調查和處理。

3 關鍵節(jié)點分析

在我國新能源電廠機組并網前安全技術管理工作中，明確了其中的關鍵節(jié)點尤為重要，其中應具體地包括如下重點內容。

3.1 審查接入方案

一般情況下，在評審電廠接入規(guī)劃方案時，需關注以下三個方面：首先，新能源電廠的主管部門應盡力將與電站接入相關的系統和設計技術報告等材料，提交給有實力的獨立設計研發(fā)機構，由其進行設計審核；其次，項目發(fā)展策略部門須與相關專業(yè)管理技術部門聯合，審核電站接入系統方案；企業(yè)應特別關注過去兩年內新能源發(fā)電機組裝置生產建設、市場環(huán)境和電量外送接入條件的變化。若企業(yè)發(fā)生了這些變化，或其項目未被最終審核批準，就需要著重復核其接入電源系統的設計，并在必要時重新審查設計條件以及進一步審查電源接入電源系統[5]。

3.2 簽署并網調度協議

一般情況下，并網發(fā)電調度相關協議條款會具體規(guī)定各新能源機組在并網及其運行維護中應確保的安全行為規(guī)范、技術條件和設備安全防護條件，以保障各機組的發(fā)電情況。在簽署協議文件時，當事人需要仔細商量，需要充分注意的事項有兩個：簽訂并網運行調度的協議內容應基于簽署國家級企業(yè)機組并網執(zhí)行調度技術協議等前提，并以簽署省公司機組并網運行調度相關協議文件為參考；新能源電廠企業(yè)應提前與區(qū)域調控運行中心部門平等協商意見，達成聯合并網和調度管理協議。

3.3 機組并網調試

為了保證各類新能源發(fā)電項目機組設備的正常運行，公司的調控服務機構每年都要按照規(guī)定程序組織人員進行檢修調試驗證工作，包括對新能源電網各個設備的檢修、各程序的運行情況記錄，例如對光伏發(fā)電站中日產電量的記錄、接收器角度等進行適當的調整，保證運行的穩(wěn)定性。

3.4 優(yōu)化并網運行方式

為了優(yōu)化新能源電廠機組并網試驗運行方案，需要從以下四個方面進行進一步的設計管理方式：第一，逐級上報機組設備檢修的設備檢修改造計劃；第二，注重遵守國家標準中針對申請、開工、完工期和工程延期條件等多方面的規(guī)定；第三，采取措施確保機組的工作穩(wěn)定和安全；第四，嚴格按照相關法律法規(guī)，規(guī)范機組運行管理。企業(yè)為優(yōu)化新能源風電工程機組運行控制方式，須參考原機組母線開機安裝設計，企業(yè)在調整新并網電廠及升壓變電站母線運行控制系統時須遵循此原則。

4 評估與改進

為了加強新能源電廠的并網運營安全生產管理監(jiān)督和節(jié)能消納管理，供電公司應制定行之有效的方案。目前，公司通過對兩個重點方面的分析評估來完善新能源電廠系統的綜合管理考核評價工作體系，通過跟蹤評價并網的節(jié)能技術方法和環(huán)保管理監(jiān)控手段在前、中、后階段的使用，進一步提升我國新能源電廠在整體并網和運行中的環(huán)境可靠性、安全性水平以及經濟性；其次，采用PDCA模式進行管理可以初步實現分布式新能源電廠的分布式并網與安全閉環(huán)管理。其實施包括：基礎運營管理、業(yè)務計劃實施、運行情況分析和評價結果考核。這意味著可以通過對運行數據分析結果和安全管理績效評價數據及時進行階段性經驗與總結，通過逐步確定具體存在解決的關鍵問題，然后調整完善閉環(huán)管理調度方案，實現分布式電網建設對集中式新能源電廠發(fā)電量損失的消納。

5 結語

新能源電廠投資建設是順應科技發(fā)展規(guī)律，迎接未來的戰(zhàn)略性創(chuàng)新，其技術項目課題本身如考慮在資源調節(jié)的經濟、環(huán)境質量影響和民生福利社會問題解決等方面具有較高的社會價值，因此當前國家仍應要更應該重視并加強國家對其投資課題本身的科學技術基礎研究。基于前文綜合分析及調研結果，在新能源電廠安全并網管理工程方面，政府應加強實施，利用供電公司工程監(jiān)理咨詢公司創(chuàng)建的電廠安全并聯運營一體化管理服務機制，可以有效提高政府在新建電廠建設和現有電網運行周期中，機組的并聯運行安全性和整體穩(wěn)定性，同時通過此舉，政府可在短期內有效規(guī)避對現有新能源電廠發(fā)電量的風險，保障所有大型新能源電廠機組正常運行并滿足大型電網用戶的用電需求，促進整個能源供電工程行業(yè)的技術水平快速、健康地發(fā)展。