光伏并网之难
波动性影响电网安全
光伏发电接入电网有两种形式，一种是分布式接入，其电站分布点多面广，规模较小，一般是就地消纳;另一种是大规模集中式并网，即大型光伏基地集中并入电网，其电压等级较高，输电容量更大。西北地区经济发展相对落后，当地用电需求小，所发电量不能全部就地消纳，对电网外送能力依赖性较强。
我国规划2020年在甘肃、新疆、内蒙古等地建成9个千万千瓦级风电基地，其中部分地区同时建设百万千瓦级光电基地。“规模化开发、集中并网”已成为我国可再生能源开发利用的主要模式之一。
“无论哪种形式，光伏发电受天气影响波动较大，夜里则变成零发电。一般认为，光伏发电的波动性强于风电。极端例子如3月发生在欧洲的日食现象，太阳光突然消失并很快重现，对光伏发电应用大国德国的电网是一次重大考验，稍有不慎就会造成大规模电网事故。”南瑞集团下属单位国电南瑞安全稳定控制分公司新能源并网控制技术开发部副经理常康说。
今年3月，国家发改委、国家能源局发布关于改善电力运行调节促进清洁能源多发满发的指导意见，要求采取措施落实可再生能源发电全额保障性收购制度，在保障电网安全稳定的前提下，全额安排可再生能源发电。
为让光伏发电安全并网，最好的方法是抑制光伏发电的波动，让光伏发电的输出变成与火力发电等常规电厂相近的电源。
大规模光伏并网对电网产生的冲击十分强烈。为了安全起见，电网对并入的光伏发电需要进行控制。此前，电网调度人员主要是靠运行经验来操作，但由于缺乏统一的判断依据，调度人员与光伏电站方之间容易产生判断上的分歧。
而现在，有了集群控制系统，就有了控制新能源发电这匹“野马”的“缰绳”，电网公司和光伏电厂就能依据检测数据，做出准确判断。
集控系统之功
保障电网安全，促进多发满发
在酒泉新能源基地示范工程的集群控制系统主运行画面中，动态显示了基地电网及控制装置的运行信息，包含18个测光站、18个光伏电站、1000台光伏逆变器的资源和运行实时监测信息的资源以及运行实时监测信息，让大规模新能源可量化、可观测。
酒泉新能源基地是我国首个千万千瓦级风电基地、百万千瓦级光电基地。运行人员点击“新能源监视”按钮，就能实现对光伏发电出力实测值、预测值和计划值进行直观展示与比较，从而掌握光伏电站参与电网调度的能力。
“集群控制系统接入了电站和电网两头的光伏预测数据，就会自动比对校核，使得预测短期误差控制在15%以内，超短期预测控制在10%以内。”常康说。
除光伏电站监测外，系统还可以查看所有监视断面的运行状态，而断面数据可有效反映线路的输电能力。系统与已有的发电出力预测、电力调度系统、信息通信系统等实现无缝连接，通过整合电网、电厂及天气等各类基础数据，有效开展在线评估与预警。
有了科学的数据支撑，调度人员可结合以往经验制定各方认可的判断标准。在安全稳定系统的保障下，电网输送能力得到最大限度提高，光伏电站出力随之得以最大化、最优化。
“系统根据断面限额分配各光伏电站的发电出力。而线路输电限额对于各光伏电站是公开的，可以通过我们在各厂站安装的终端装置查看。不仅如此，各电厂之间也能相互查看上网电量。”常康说。
通过考查电站对调控指令的执行精度、发电功率预测精度历史，系统还可以计算出预测精度指标及调节性能指标，在外送能力较大的情况下，优先增加调节性能好、预测精度高的厂站出力，以更公平、科学的方式引导电站提高技术水平、参与电网调度。
而一旦输电断面发生过载隐患，系统可及时采取一系列应急控制措施，使风光电站更加积极、有效地参与电网调控，最大限度保障电网安全。凭借该系统技术，我国在大规模能源接入方面已经具备比国外电网更强的技术实力。
未来应用之广
提高电网新能源渗透率
截至2014年年底，甘肃光伏发电和风力发电的装机容量分别居全国第一和第二。未来，集群控制系统将在甘肃1500万千瓦风电场、500万千瓦光伏电站示范应用，每年能够增加发电量19亿度;相当于每年节约64.41万吨标准煤，同时减少二氧化碳排放184.28万吨、二氧化硫排放7220吨、烟尘排放2280吨。按每度电平均社会产值4.18元(甘肃省产值)测算，可增加社会产值79.42亿元。
渗透率是反映新能源出力占最大负荷比重的指标。渗透率越高，说明清洁能源比重越大。今年4月，国家电网公司发布促进新能源发展白皮书，2014年我国可再生能源中风电装机占73%，太阳能发电装机占20%，是新能源的主力。集群控制系统研究与开发课题，将全面提升大规模风光电集群响应大电网调度的能力，缓解大规模集中开发可再生能源与电网协调的矛盾。
常康介绍，课题建成的示范系统及运行经验对我国大规模风光基地的建设起到示范和推动作用，可在新疆、青海等大型光伏基地推广应用，同时也为其他大型新能源基地和中东部局部地区电网高渗透率接入风光电提供了技术借鉴。在国际上，课题成果为北非大规模荒漠太阳能光伏集群、欧洲大规模海上风电集群的建设与运行提供了一个“中国式范本”。
“不同地区新能源发电接入电网具有区域特征，如甘肃电网的特征在于关键断面受限，而东北电网有更多的调峰要求。下一步，我们将持续改善系统适用性，让其满足不同地区大规模新能源接入的特殊要求。”常康表示。
