安全稳定控制技术实现新突破

北极星智能电网在线讯:7月25日，全球最大水光互补光伏电站——柯拉光伏电站正式投产发电一个月。该电站位于四川雅江县柯拉乡，装机容量100万千瓦，场址最高海拔4600米，占地2.5万亩。该电站作为雅砻江两河口水电站水光互补一期项目，通过500千伏输电线路接入50千米外、装机容量300万千瓦的两河口水电站，实现光伏发电和水力发电“打捆”送出。

(资料图片)

柯拉光伏电站由国家电网有限公司西南分部直接调度。根据接入电网系统仿真分析结论，该电站并网前需建设配套安全稳定控制系统，这项任务由南瑞集团有限公司承担。柯拉光伏电站送出配套稳控系统可提高电力输送断面的安全稳定限额，提升新能源电量的消纳和送出水平。

柯拉光伏电站需配备稳控系统

以光伏发电、风电为代表的新能源发电是当前全球新增发电产能的主角。但光伏发电、风电“靠天吃饭”，具有间歇性、波动性，大规模接入会对电网的安全稳定运行造成冲击。

水电尤其是具有年调节能力的水库电站，通过优化调度和水电机组快速灵活调节，可将随机波动的光伏发电、风电调整为平滑、稳定的优质电源。水光互补一体化开发是提升光伏发电消纳水平的有效方案。水光互补，即将光伏发电接入水电站，用水电优异的调节性能平抑光伏发电输出功率的波动性。以柯拉光伏电站为例，当光照好、光伏发电量多时，两河口水电站减少机组出力，将水储存起来；当受多云、降雨等因素影响，光伏发电量减少时，两河口水电站引水发电，增加机组出力。光伏发电和水电“打捆”后能输出更为稳定的电能，有利于电力系统安全稳定运行。同时，通过水电平抑光伏发电的波动性，电网也能消纳更多的光伏发电。

作为保障电网安全稳定运行的重要防线，稳控系统可在电力系统出现紧急状况时执行各种紧急控制措施，使电力系统恢复到正常运行状态。以往，稳控系统多用于水电站、火电厂。根据柯拉光伏电站和两河口水电站的装机规模以及接入电网的风险评估，相关人员确定需要建设稳控系统。相比一般的稳控系统，柯拉光伏电站送出配套稳控系统建设需要围绕水力发电机组和光伏发电单元的属性制订更多的特殊策略，结合电网、社会、物理等因素，综合考虑电网发生故障时切除机组的效果以及切除机组后电网是否会发生连锁故障。

基于CPSSE理论开展仿真分析制订控制策略

在充分调研的基础上，南瑞集团稳控系统建设人员掌握了柯拉光伏电站发电单元、两河口水电站机组及送出线路的一次参数，并基于信息物理社会系统（CPSSE）理论，对由柯拉光伏电站、两河口水电站、周边多座500千伏变电站及之间线路组成的区域电网建模，解决光伏发电和水电“打捆”高效消纳送出的难题。

CPSSE理论由南瑞集团薛禹胜院士团队提出，研究范畴包含整个能源链，考虑碳排放等环境元素以及政府政策、市场、人的行为等社会元素，实现能源领域信息与物理、社会等不同时空尺度元素的深度融合。

根据CPSSE理论建立区域电网模型后，稳控系统建设人员开展仿真计算，分析光伏发电和水电“打捆”满额送出情况下电网发生各种故障时的稳定问题，研究切除哪些机组解决问题效果最好，以及如何防止电网发生连锁故障。结合仿真计算的结论，稳控系统建设人员制订对应的控制策略，在此基础上建设了柯拉光伏电站送出配套稳控系统。该系统包括500千伏理塘、新都桥、甘谷地、姜城等变电站以及两河口水电站的稳控装置。

南瑞集团严格执行国家电网有限公司企业标准，在水光互补清洁能源领域应用了满足《电网安全自动装置标准化设计规范》（Q/GDW11356-2022）的SSP-500R标准化稳控装置。柯拉光伏电站送出配套稳控系统使用的稳控装置在进行软件开发时采用了目前处于国际领先水平的可视化编程手段。经过出厂和现场的大量测试，5月底，柯拉光伏电站送出配套稳控系统投运，支撑水光互补清洁能源发电高效送出和消纳。

稳控系统提高了电力输送断面的安全稳定限额

柯拉光伏电站是国家九大清洁能源基地之一——雅砻江流域清洁能源基地“十四五”首个开工建设的水光互补电站，在水光互补一体化领域作出了有益探索，对构建新型能源体系、实现“双碳”目标具有示范和引领作用。由于柯拉光伏电站送出配套稳控系统的建成提高了电力输送断面的安全稳定限额，使得水光互补电站可多送出100万千瓦光伏发电和水电，每年可多贡献清洁电能超22亿千瓦时，相当于每年减少标准煤消耗约60万吨，减排二氧化碳约160万吨。

若没有稳控系统，在两河口水电站机组和柯拉光伏电站发电单元满发情况下，送出线路一旦发生故障会导致机组和发电单元失稳、电网振荡。稳控系统投运后，如果发生相关线路跳闸，该系统可在百毫秒内择优快速切除水电机组或光伏发电单元，支撑西南电网功角和频率保持稳定。

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