任凱

摘要：我國作為世界人口大國和能源消費(fèi)大國，經(jīng)濟(jì)增長壓力和節(jié)能減排壓力巨大。對我國而言，大規(guī)模開發(fā)利用新能源一方面是應(yīng)對能源環(huán)境危機(jī)、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的有效手段；另一方面是搶占未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點(diǎn)、提高國際競爭力的重大舉措。本文主要分析了規(guī)?；履茉撮_發(fā)利用對電力系統(tǒng)安全的影響。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；規(guī)?；履茉矗婚_發(fā)利用；安全影響

中途分類號：F407.61

1 大規(guī)模新能源電力系統(tǒng)的特點(diǎn)

電力系統(tǒng)是一種生產(chǎn)電能的消費(fèi)系統(tǒng)，其中的過程主要包含了發(fā)電和輸電，同時(shí)具備配電和用電功能，將能源轉(zhuǎn)換為電能后利用輸電設(shè)備提供給用戶使用。針對新能源電力系統(tǒng)來看，其是無法大量儲存能源的，為了加強(qiáng)電源側(cè)的有效控制，必須制定出科學(xué)的中長期負(fù)荷預(yù)測，優(yōu)化機(jī)組調(diào)度，實(shí)現(xiàn)自動化操作和控制，從而提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。太陽能和風(fēng)能發(fā)電和傳統(tǒng)水能、核能發(fā)電是完全不同的，其難以儲存，無法對電能的輸出進(jìn)行有效的控制。同時(shí)對能源智能化的理解主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面，工業(yè)化與信息化的融合促進(jìn)了現(xiàn)代社會向著網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化與智能化發(fā)展，比如智能制造、智能交通、智能電網(wǎng)乃至智能城市等等。就智能電網(wǎng)而言，就是通過網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化與智能化技術(shù)，使電力的生產(chǎn)與供應(yīng)更加高效、更加便捷、更加可靠、更加清潔，建立起人與自然更加和諧的能源電力生產(chǎn)、供應(yīng)與消費(fèi)模式。另一方面，實(shí)現(xiàn)新能源逐步取代化石能源的變革需要依賴網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)與智能控制技術(shù)的支撐。電力網(wǎng)故障下的自愈與恢復(fù)等等，都需要建立在先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)、智能控制與管理系統(tǒng)以及大數(shù)據(jù)處理、云計(jì)算等技術(shù)的基礎(chǔ)上，從而成為有效解決當(dāng)今能源電力問題、發(fā)展新能源電力的有效手段。

2 大規(guī)模新能源電力發(fā)展現(xiàn)狀及原因

隨著新時(shí)代的到來，世界各個(gè)國家都已經(jīng)開始重視和關(guān)注能源短缺以及能源污染的問題，為了能夠很好的解決這些問題，每一個(gè)國家都在積極的開發(fā)新能源，從而滿足各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展對能源的需求，減少能源的消耗和環(huán)境的保護(hù)。面對世界各國的這種形式，我國在最近幾年在節(jié)能減排上也加大了力度，從而促進(jìn)新能源的開發(fā)與利用，實(shí)現(xiàn)智能化電網(wǎng)。目前我國開發(fā)的可再生能源主要以風(fēng)能和太陽能為主，成為我國開發(fā)的重點(diǎn)內(nèi)容。但是就我國目前大規(guī)模新能源電力系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，仍然存在很多的不足，這些是必須要改善的。解決電力消耗和新能源電力系統(tǒng)不穩(wěn)定的狀況，提高電力系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)高效利用。通過一些相關(guān)的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，大規(guī)模新能源電力發(fā)展過程中存在問題的主要原因是，新能源電力系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)不完善，不具備能適應(yīng)新能源電力系統(tǒng)隨機(jī)波動特點(diǎn)的電源。另外，由于新能源投入成本較高和利用率過低，從而導(dǎo)致了經(jīng)濟(jì)缺乏。

3 規(guī)?；_發(fā)利用新能源與電力系統(tǒng)安全

3.1 隨著電網(wǎng)中新能源電力比重增加及直流輸電的大規(guī)模投產(chǎn)，電力系統(tǒng)呈現(xiàn)出新的動態(tài)特征，需要新的建模與分析方法

新能源、直流輸電快速發(fā)展，使得電力電子裝置在源、網(wǎng)、荷側(cè)系統(tǒng)中所占比重均日益增加。電力電子裝置具備快速動態(tài)響應(yīng)特性，使傳統(tǒng)電力系統(tǒng)以工頻相量為基礎(chǔ)的建模分析方法面臨挑戰(zhàn)。按照系統(tǒng)動態(tài)過程的時(shí)間尺度，分解為相互獨(dú)立電磁暫態(tài)、機(jī)電暫態(tài)以及中長期動態(tài)仿真分析也已逐漸不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的要求，涵蓋源網(wǎng)荷電力系統(tǒng)的全過程仿真成為研究的熱點(diǎn)問題之一。與此同時(shí)，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)分析方法以確定性分析為主，如何表征大規(guī)模新能源電力的隨機(jī)性，并分析其對電力系統(tǒng)安全的影響也是一個(gè)值得關(guān)注的問題。

3.2 能源系統(tǒng)與信息技術(shù)深度融合成為未來發(fā)展趨勢，模型分析與數(shù)據(jù)分析并重，將成為發(fā)展新能源電力、保障電力系統(tǒng)安全的有效手段

正是由于現(xiàn)代電力系統(tǒng)動態(tài)特征更加復(fù)雜多變，以電網(wǎng)元件建模為基礎(chǔ)，完全依賴模型分析的方法已受到越來越多的局限。與此同時(shí)，電網(wǎng)部署了眾多的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測系統(tǒng)，包括SCADA系統(tǒng)、PMU/WAMS系統(tǒng)和故障信息系統(tǒng)等，提供了大量的系統(tǒng)實(shí)測數(shù)據(jù)；未來隨著電網(wǎng)與用戶互動的增加及相關(guān)信息采集系統(tǒng)的建設(shè)，還將提供更多數(shù)據(jù)源，基于數(shù)據(jù)分析的技術(shù)得到了人們的關(guān)注。但是二者不可能相互取代。以模型分析為基礎(chǔ)，應(yīng)用大數(shù)據(jù)處理、云計(jì)算等新技術(shù)，挖掘未來電力系統(tǒng)未知的現(xiàn)象與規(guī)律，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)態(tài)勢實(shí)時(shí)感知與精準(zhǔn)協(xié)同控制，將成為發(fā)展新能源電力、保障電力系統(tǒng)安全的有效手段。

3.3 電力系統(tǒng)的運(yùn)行控制方式可能發(fā)生變革，將在集中與分布之間尋找新的平衡點(diǎn)

隨著區(qū)域電網(wǎng)間交直流輸電線路建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn)，大電網(wǎng)之間的耦合日益緊密，電力系統(tǒng)整體性特征日益突出，因此在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，集中運(yùn)行控制模式對于大范圍消納新能源電力、保障系統(tǒng)安全仍將起著重要的作用。然而隨著新能源電力與智能電網(wǎng)的發(fā)展，未來電力系統(tǒng)控制對象急劇增長，特別是海量分散用戶參與到需求側(cè)調(diào)度后，將給集中運(yùn)行控制模式帶來挑戰(zhàn)。因此，國內(nèi)外學(xué)術(shù)界正在探索集中協(xié)同—分布自治的新模式，可以預(yù)見，未來電力系統(tǒng)運(yùn)行控制模式勢必將在集中與分布之間尋找新的平衡點(diǎn)，從而更充分利用集中優(yōu)化與分布決策各自的優(yōu)勢。

3.4 電力系統(tǒng)發(fā)生系統(tǒng)性事故的風(fēng)險(xiǎn)逐漸增大，協(xié)調(diào)多種控制手段的系統(tǒng)性保護(hù)提到議事日程

伴隨特高壓交直流工程相繼投產(chǎn)，特別是特高壓直流輸電規(guī)模的快速發(fā)展，一旦交流系統(tǒng)發(fā)生常見的單相短路故障，就有可能引發(fā)多回直流同時(shí)換相失敗，電網(wǎng)將面臨送、受端功率不平衡而導(dǎo)致嚴(yán)重的穩(wěn)定性事故或大量切機(jī)、切負(fù)荷的風(fēng)險(xiǎn)；含多直流饋入的受端電網(wǎng)，其直流線路間的相互影響以及受端電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性問題，正成為制約電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的新瓶頸；含大規(guī)模新能源電力的送端電網(wǎng)，也有可能由于電網(wǎng)擾動導(dǎo)致新能源電力設(shè)備大面積切除，進(jìn)一步擴(kuò)大事故影響范圍。因此，協(xié)調(diào)直流、交流、各類電源與負(fù)荷等多種控制手段的系統(tǒng)性保護(hù)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問題。

結(jié)論

最近幾年，我國電力系統(tǒng)一直在發(fā)生巨大的變化，由于大規(guī)模新能源電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了改革創(chuàng)新，在結(jié)構(gòu)形態(tài)和控制方法等方面上都產(chǎn)生了一定的實(shí)質(zhì)變化，促進(jìn)了新時(shí)期下新能源電力系統(tǒng)的形成。加強(qiáng)大規(guī)模新能源電力系統(tǒng)的安全高效利用，完善我國電力系統(tǒng)，促進(jìn)我國電力系統(tǒng)智能化的形成。

參考文獻(xiàn)

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