近年來，西北電網新能源規(guī)?？焖僭鲩L，從200萬千瓦到近9000萬千瓦僅用了9年時間。目前新能源裝機近9000萬千瓦，裝機占比35%，裝機負荷比已超100%，是我國區(qū)域電網中新能源裝機及占比最大的地區(qū)，風電和光伏成為僅次于火電的第二、第三大電源。其中，甘肅、青海、寧夏的新能源穿透率（新能源裝機/用電負荷）均已超過130%（最大的青海為155%），與德國、丹麥等新能源富集國家相當。而傳統(tǒng)的新能源場站幾乎不參與電網電壓控制和調整，這不僅造成了新能源接納面臨重重困難，也給西北電網帶來了巨大的安全風險。
隨著西北新能源基地集約化開發(fā)進程的推進，西北電網運行特性不斷改變，形成以特高壓直流大規(guī)模集中外送為特征的大送端格局，電網頻率、功角、電壓問題并存，其中電壓控制問題處理不當，可能引發(fā)頻率及功角問題，電壓問題是“隱形的牛鼻子”。西北電網的電壓問題，是影響西北電網安全穩(wěn)定的“導火索”，也是新能源消納和直流送出的瓶頸。
推動新能源機組源網協(xié)調性能提升是解決新能源安全接納的基礎工作之一。國網西北分部此項工作一直走在全國前列，在新能源機組電壓低穿及高穿、頻率調節(jié)及耐受能力、機電暫態(tài)建模和參數(shù)優(yōu)化、暫態(tài)有功無功優(yōu)化控制等涉網方面，已取得了一系列成果。
為了解決高占比新能源及大容量特高壓直流外送形勢下電壓安全風險大、控制難度高等難題，國網西北分部按照“分中心統(tǒng)一組織、省調控中心配合、新能源場站具體實施”的原則，主動組織西北五?。▍^(qū)）調控中心、清華大學、新能源場站等單位，聯(lián)合攻關，開展了風電、光伏無功參與電網調節(jié)領域的研究與示范應用工作，取得了重大技術創(chuàng)新成果。
2014年起，國網西北分部開始實施高占比新能源電網電壓安全評估和協(xié)調優(yōu)化控制關鍵技術研發(fā)及應用。該項目突破了僅以降低網損、消除電壓越限為目標的傳統(tǒng)控制模式，首次實現(xiàn)了大電網內常規(guī)電源、常規(guī)場站低容和低抗、大容量FACTS、新能源場站機組及動態(tài)無功補償?shù)亩噘Y源優(yōu)化協(xié)調控制，以及網省場三級多電壓等級的優(yōu)化協(xié)調控制。
在該項目的實施過程中，國網西北分部首次提出了特高壓直流送出的大規(guī)模新能源電網的電壓安全控制方法、故障異常情況下的準穩(wěn)態(tài)緊急控制方法；針對新能源場站事故前、事故中、事故后電壓控制存在的問題，利用新能源自動電壓控制及系統(tǒng)保護協(xié)控系統(tǒng)，優(yōu)化電壓控制策略，合理調配各種可用資源，首次實現(xiàn)電壓全過程管控。項目整體技術達到國際領先水平。
截至2018年年底，西北電網計及高占比新能源的多無功資源和多電壓等級協(xié)調控制特高壓直流送端電網自動電壓控制系統(tǒng)網省地三級主站已接入163座220千伏及以上常規(guī)電廠、359座220千伏及以上變電站和680座新能源場站，接入新能源裝機容量約5000萬千瓦，建成了全球接入新能源容量最大的區(qū)域新能源自動電壓控制系統(tǒng)。
系統(tǒng)正式投運后，在實際運行中提升大電網管控能力和經濟效益效果顯著，一方面有力保證了電網電壓平穩(wěn)精準控制，新能源匯集區(qū)域電壓波動率顯著下降，電壓合格率顯著提高，并且有效降低了網損和值班人員工作強度，大幅減少了人工參與調壓操作次數(shù)，保證了2017年、2018年青海全清潔能源供電期間電壓平穩(wěn)精準控制；另一方面，通過該系統(tǒng)預留新疆聯(lián)網通道可控高抗檔位，提升通道輸電能力90萬千瓦，以緩解西北電網新能源消納壓力。同時依托系統(tǒng)建設，國網西北分部積極總結研究成果與建設經驗，獲國家發(fā)明專利授權2項，發(fā)表論文3篇，牽頭和參與制定了《風電場和光伏電站自動電壓控制技術導則》等行業(yè)標準4項，編制了《西北電網新能源自動電壓控制（AVC）系統(tǒng)運行管理規(guī)定（試行）》《西北電網新能源場站AVC子站技術規(guī)范（試行）》等西北區(qū)域電網管理規(guī)定3項，推廣西北電網在新能源無功參與電網電壓調節(jié)領域的相關成果。
未來，西北電網還將通過在系統(tǒng)中引入新能源發(fā)電預測數(shù)據(jù)，接入應用“調相機”這一新元素，開展基于模型預測控制的多時間尺度靜、動態(tài)無功協(xié)調優(yōu)化控制功能模塊研究與創(chuàng)新示范，立足于緩解大規(guī)模聚集型新能源送出基地與特高壓直流間的耦合問題，以阻斷連鎖為目標，實現(xiàn)事故前、事故中及事故后的自律-協(xié)同全過程電壓控制。
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