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7月25日，全球最大水光互補(bǔ)光伏電站——柯拉光伏電站正式投產(chǎn)發(fā)電一個(gè)月。該電站位于四川雅江縣柯拉鄉(xiāng)，裝機(jī)容量100萬千瓦，場(chǎng)址最高海拔4600米，占地2.5萬畝。該電站作為雅礱江兩河口水電站水光互補(bǔ)一期項(xiàng)目，通過500千伏輸電線路接入50千米外、裝機(jī)容量300萬千瓦的兩河口水電站，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電和水力發(fā)電“打捆”送出。

柯拉光伏電站由國(guó)家電網(wǎng)有限公司西南分部直接調(diào)度。根據(jù)接入電網(wǎng)系統(tǒng)仿真分析結(jié)論，該電站并網(wǎng)前需建設(shè)配套安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)，這項(xiàng)任務(wù)由南瑞集團(tuán)有限公司承擔(dān)?？吕夥娬舅统雠涮追€(wěn)控系統(tǒng)可提高電力輸送斷面的安全穩(wěn)定限額，提升新能源電量的消納和送出水平。

柯拉光伏電站需配備穩(wěn)控系統(tǒng)

以光伏發(fā)電、風(fēng)電為代表的新能源發(fā)電是當(dāng)前全球新增發(fā)電產(chǎn)能的主角。但光伏發(fā)電、風(fēng)電“靠天吃飯”，具有間歇性、波動(dòng)性，大規(guī)模接入會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成沖擊。

水電尤其是具有年調(diào)節(jié)能力的水庫電站，通過優(yōu)化調(diào)度和水電機(jī)組快速靈活調(diào)節(jié)，可將隨機(jī)波動(dòng)的光伏發(fā)電、風(fēng)電調(diào)整為平滑、穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)電源。水光互補(bǔ)一體化開發(fā)是提升光伏發(fā)電消納水平的有效方案。水光互補(bǔ)，即將光伏發(fā)電接入水電站，用水電優(yōu)異的調(diào)節(jié)性能平抑光伏發(fā)電輸出功率的波動(dòng)性。以柯拉光伏電站為例，當(dāng)光照好、光伏發(fā)電量多時(shí)，兩河口水電站減少機(jī)組出力，將水儲(chǔ)存起來；當(dāng)受多云、降雨等因素影響，光伏發(fā)電量減少時(shí)，兩河口水電站引水發(fā)電，增加機(jī)組出力。光伏發(fā)電和水電“打捆”后能輸出更為穩(wěn)定的電能，有利于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，通過水電平抑光伏發(fā)電的波動(dòng)性，電網(wǎng)也能消納更多的光伏發(fā)電。

作為保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要防線，穩(wěn)控系統(tǒng)可在電力系統(tǒng)出現(xiàn)緊急狀況時(shí)執(zhí)行各種緊急控制措施，使電力系統(tǒng)恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。以往，穩(wěn)控系統(tǒng)多用于水電站、火電廠。根據(jù)柯拉光伏電站和兩河口水電站的裝機(jī)規(guī)模以及接入電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，相關(guān)人員確定需要建設(shè)穩(wěn)控系統(tǒng)。相比一般的穩(wěn)控系統(tǒng)，柯拉光伏電站送出配套穩(wěn)控系統(tǒng)建設(shè)需要圍繞水力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電單元的屬性制訂更多的特殊策略，結(jié)合電網(wǎng)、社會(huì)、物理等因素，綜合考慮電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)切除機(jī)組的效果以及切除機(jī)組后電網(wǎng)是否會(huì)發(fā)生連鎖故障。

基于CPSSE理論開展仿真分析制訂控制策略

在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，南瑞集團(tuán)穩(wěn)控系統(tǒng)建設(shè)人員掌握了柯拉光伏電站發(fā)電單元、兩河口水電站機(jī)組及送出線路的一次參數(shù)，并基于信息物理社會(huì)系統(tǒng)（CPSSE）理論，對(duì)由柯拉光伏電站、兩河口水電站、周邊多座500千伏變電站及之間線路組成的區(qū)域電網(wǎng)建模，解決光伏發(fā)電和水電“打捆”高效消納送出的難題。

CPSSE理論由南瑞集團(tuán)薛禹勝院士團(tuán)隊(duì)提出，研究范疇包含整個(gè)能源鏈，考慮碳排放等環(huán)境元素以及政府政策、市場(chǎng)、人的行為等社會(huì)元素，實(shí)現(xiàn)能源領(lǐng)域信息與物理、社會(huì)等不同時(shí)空尺度元素的深度融合。

根據(jù)CPSSE理論建立區(qū)域電網(wǎng)模型后，穩(wěn)控系統(tǒng)建設(shè)人員開展仿真計(jì)算，分析光伏發(fā)電和水電“打捆”滿額送出情況下電網(wǎng)發(fā)生各種故障時(shí)的穩(wěn)定問題，研究切除哪些機(jī)組解決問題效果最好，以及如何防止電網(wǎng)發(fā)生連鎖故障。結(jié)合仿真計(jì)算的結(jié)論，穩(wěn)控系統(tǒng)建設(shè)人員制訂對(duì)應(yīng)的控制策略，在此基礎(chǔ)上建設(shè)了柯拉光伏電站送出配套穩(wěn)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括500千伏理塘、新都橋、甘谷地、姜城等變電站以及兩河口水電站的穩(wěn)控裝置。

南瑞集團(tuán)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家電網(wǎng)有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在水光互補(bǔ)清潔能源領(lǐng)域應(yīng)用了滿足《電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范》（Q/GDW11356-2022）的SSP-500R標(biāo)準(zhǔn)化穩(wěn)控裝置?？吕夥娬舅统雠涮追€(wěn)控系統(tǒng)使用的穩(wěn)控裝置在進(jìn)行軟件開發(fā)時(shí)采用了目前處于國(guó)際領(lǐng)先水平的可視化編程手段。經(jīng)過出廠和現(xiàn)場(chǎng)的大量測(cè)試，5月底，柯拉光伏電站送出配套穩(wěn)控系統(tǒng)投運(yùn)，支撐水光互補(bǔ)清潔能源發(fā)電高效送出和消納。

穩(wěn)控系統(tǒng)提高了電力輸送斷面的安全穩(wěn)定限額

柯拉光伏電站是國(guó)家九大清潔能源基地之一——雅礱江流域清潔能源基地“十四五”首個(gè)開工建設(shè)的水光互補(bǔ)電站，在水光互補(bǔ)一體化領(lǐng)域作出了有益探索，對(duì)構(gòu)建新型能源體系、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有示范和引領(lǐng)作用。由于柯拉光伏電站送出配套穩(wěn)控系統(tǒng)的建成提高了電力輸送斷面的安全穩(wěn)定限額，使得水光互補(bǔ)電站可多送出100萬千瓦光伏發(fā)電和水電，每年可多貢獻(xiàn)清潔電能超22億千瓦時(shí)，相當(dāng)于每年減少標(biāo)準(zhǔn)煤消耗約60萬噸，減排二氧化碳約160萬噸。

若沒有穩(wěn)控系統(tǒng)，在兩河口水電站機(jī)組和柯拉光伏電站發(fā)電單元滿發(fā)情況下，送出線路一旦發(fā)生故障會(huì)導(dǎo)致機(jī)組和發(fā)電單元失穩(wěn)、電網(wǎng)振蕩。穩(wěn)控系統(tǒng)投運(yùn)后，如果發(fā)生相關(guān)線路跳閘，該系統(tǒng)可在百毫秒內(nèi)擇優(yōu)快速切除水電機(jī)組或光伏發(fā)電單元，支撐西南電網(wǎng)功角和頻率保持穩(wěn)定。

原標(biāo)題：安全穩(wěn)定控制能源技術(shù)實(shí)現(xiàn)新突破