7月25日，全球最大水光互補光伏電站——柯拉光伏電站正式投產發電一個月。該電站位于四川雅江縣柯拉鄉，裝機容量100萬千瓦，場址最高海拔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一期項目，通過500千伏輸電線路接入50千米外、裝機容量300萬千瓦的兩河口水電站，實現光伏發電和水力發電“打捆”送出。

柯拉光伏電站由國家電網有限公司西南分部直接調度。根據接入電網系統仿真分析結論，該電站并網前需建設配套安全穩定控制系統，這項任務由南瑞集團有限公司承擔。柯拉光伏電站送出配套穩控系統可提高電力輸送斷面的安全穩定限額，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控系統

以光伏發電、風電為代表的新能源發電是當前全球新增發電產能的主角。但光伏發電、風電“靠天吃飯”，具有間歇性、波動性，大規模接入會對電網的安全穩定運行造成沖擊。

水電尤其是具有年調節能力的水庫電站，通過優化調度和水電機組快速靈活調節，可將隨機波動的光伏發電、風電調整為平滑、穩定的優質電源。水光互補一體化開發是提升光伏發電消納水平的有效方案。水光互補，即將光伏發電接入水電站，用水電優異的調節性能平抑光伏發電輸出功率的波動性。以柯拉光伏電站為例，當光照好、光伏發電量多時，兩河口水電站減少機組出力，將水儲存起來;當受多云、降雨等因素影響，光伏發電量減少時，兩河口水電站引水發電，增加機組出力。光伏發電和水電“打捆”后能輸出更為穩定的電能，有利于電力系統安全穩定運行。同時，通過水電平抑光伏發電的波動性，電網也能消納更多的光伏發電。

作為保障電網安全穩定運行的重要防線，穩控系統可在電力系統出現緊急狀況時執行各種緊急控制措施，使電力系統恢復到正常運行狀態。以往，穩控系統多用于水電站、火電廠。根據柯拉光伏電站和兩河口水電站的裝機規模以及接入電網的風險評估，相關人員確定需要建設穩控系統。相比一般的穩控系統，柯拉光伏電站送出配套穩控系統建設需要圍繞水力發電機組和光伏發電單元的屬性制訂更多的特殊策略，結合電網、社會、物理等因素，綜合考慮電網發生故障時切除機組的效果以及切除機組后電網是否會發生連鎖故障。

基于CPSSE理論開展仿真分析制訂控制策略

在充分調研的基礎上，南瑞集團穩控系統建設人員掌握了柯拉光伏電站發電單元、兩河口水電站機組及送出線路的一次參數，并基于信息物理社會系統(CPSSE)理論，對由柯拉光伏電站、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域電網建模，解決光伏發電和水電“打捆”高效消納送出的難題。

CPSSE理論由南瑞集團薛禹勝院士團隊提出，研究范疇包含整個能源鏈，考慮碳排放等環境元素以及政府政策、市場、人的行為等社會元素，實現能源領域信息與物理、社會等不同時空尺度元素的深度融合。

根據CPSSE理論建立區域電網模型后，穩控系統建設人員開展仿真計算，分析光伏發電和水電“打捆”滿額送出情況下電網發生各種故障時的穩定問題，研究切除哪些機組解決問題效果最好，以及如何防止電網發生連鎖故障。結合仿真計算的結論，穩控系統建設人員制訂對應的控制策略，在此基礎上建設了柯拉光伏電站送出配套穩控系統。該系統包括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控裝置。

南瑞集團嚴格執行國家電網有限公司企業標準，在水光互補清潔能源領域應用了滿足《電網安全自動裝置標準化設計規范》(Q/GDW11356-2022)的SSP-500R標準化穩控裝置。柯拉光伏電站送出配套穩控系統使用的穩控裝置在進行軟件開發時采用了目前處于國際領先水平的可視化編程手段。經過出廠和現場的大量測試，5月底，柯拉光伏電站送出配套穩控系統投運，支撐水光互補清潔能源發電高效送出和消納。

穩控系統提高了電力輸送斷面的安全穩定限額

柯拉光伏電站是國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”首個開工建設的水光互補電站，在水光互補一體化領域作出了有益探索，對構建新型能源體系、實現“雙碳”目標具有示范和引領作用。由于柯拉光伏電站送出配套穩控系統的建成提高了電力輸送斷面的安全穩定限額，使得水光互補電站可多送出100萬千瓦光伏發電和水電，每年可多貢獻清潔電能超22億千瓦時，相當于每年減少標準煤消耗約60萬噸，減排二氧化碳約160萬噸。

若沒有穩控系統，在兩河口水電站機組和柯拉光伏電站發電單元滿發情況下，送出線路一旦發生故障會導致機組和發電單元失穩、電網振蕩。穩控系統投運后，如果發生相關線路跳閘，該系統可在百毫秒內擇優快速切除水電機組或光伏發電單元，支撐西南電網功角和頻率保持穩定。

(作者單位：南瑞集團有限公司)

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