黃承霞，梁志強(qiáng)，朱　金，王　榮（國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司潛山縣供電公司，安徽 潛山 246300）

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基于光伏發(fā)電接入的電源電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃探討

黃承霞，梁志強(qiáng)，朱金，王榮（國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司潛山縣供電公司，安徽 潛山 246300）

光伏電源作為可再生能源的一種，其有效利用得到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。隨著光伏電源應(yīng)用的日漸廣泛，其可靠性、高效性等優(yōu)勢(shì)愈加顯著，它在電力系統(tǒng)中扮演著重要的角色，為了充分發(fā)揮光伏電源的作用，本文探討了基于光伏發(fā)電接入的電源電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃，分析了光伏發(fā)電接入電源電網(wǎng)的特點(diǎn)及問(wèn)題，并重點(diǎn)闡述了其規(guī)劃的模型，旨在指導(dǎo)光伏發(fā)電接入的可控性、有序性與安全性。

光伏；接入；電網(wǎng)；規(guī)劃

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，資源緊缺的問(wèn)題得到了各國(guó)的普遍關(guān)注，為了滿足生產(chǎn)與生活的需求，可再生能源開(kāi)發(fā)及利用得到了迅猛的發(fā)展。光伏電源屬于可再生能源的一種，其具有波動(dòng)性與間歇性，在接入電網(wǎng)后會(huì)使功率發(fā)生波動(dòng)。為了保證光伏發(fā)電接入的高效性、安全性與穩(wěn)定性，應(yīng)對(duì)電源電網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)的、科學(xué)的協(xié)調(diào)規(guī)劃，在此基礎(chǔ)上，光伏電源的作用才能夠得到充分的發(fā)揮，進(jìn)而并網(wǎng)的效益才能夠更加顯著。

1　光伏發(fā)電接入電源電網(wǎng)的概況

1.1特點(diǎn)

光伏電源是典型的清潔、可再生能源，但光伏發(fā)電受諸多因素的影響，如：地理位置、規(guī)模大小、天氣變化及環(huán)境狀況等，其輸出功率具有明顯的波動(dòng)性、隨機(jī)性與間歇性，此特點(diǎn)直接影響著光伏發(fā)電接入，在電源電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃過(guò)程中受不確定因素的影響，增加了電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃的難度，為了充分利用光伏電源，應(yīng)關(guān)注其接入的特點(diǎn)，并考慮其中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。

光伏發(fā)電系統(tǒng)是由以下設(shè)備構(gòu)成的，分別為太陽(yáng)能電池方陣、蓄電池、控制器、直流配電箱、逆變器與交流配電箱等，如圖1所示。

1.2問(wèn)題

對(duì)于傳統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)而言，占據(jù)主導(dǎo)地位的為化石能源發(fā)電，此時(shí)的電源具有可調(diào)度性，其協(xié)調(diào)規(guī)劃主要是為了促進(jìn)電能集中生產(chǎn)、集中調(diào)度、合理配置等。而光伏電源作為開(kāi)再生能源，其自身具有波動(dòng)性、隨機(jī)性、間隙性等，使光伏發(fā)電接入會(huì)造成電網(wǎng)功率波動(dòng)。隨著光伏發(fā)電接入規(guī)模的擴(kuò)大，它直接影響著電網(wǎng)功率的平衡，降低了供電的穩(wěn)定性與可靠性。同時(shí)，光伏發(fā)電接入增加了電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃的復(fù)雜性。為了維持功率平衡，控制接入成本，保證協(xié)調(diào)規(guī)劃的科學(xué)性與合理性，應(yīng)評(píng)估光伏的功率波動(dòng)特性，利用評(píng)估體系，為電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃提供可靠的保障，應(yīng)轉(zhuǎn)變電網(wǎng)規(guī)劃及運(yùn)行調(diào)度的方式，使其適應(yīng)新的能源結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮不同能源的作用，抑制電網(wǎng)功率波動(dòng)［1］。

同時(shí)，光伏發(fā)電接入過(guò)程中，應(yīng)考慮其接入的形式，具體形式分為兩種：①集中式；②分散式，如圖2～3所示。

圖1　光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成圖

2　光伏發(fā)電接入的電源電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃研究

2.1研究概述

圖2　光伏發(fā)電系統(tǒng)集中式并網(wǎng)

圖3　光伏發(fā)電系統(tǒng)分散式并網(wǎng)

隨著我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，電力資源的配置更加合理，為了滿足跨區(qū)域配置的需求，并充分發(fā)揮開(kāi)再生能源的作用，應(yīng)對(duì)影響電源電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃的各個(gè)因素進(jìn)行全方位的考慮。新時(shí)期，電源電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃面對(duì)諸多不確定的因素，增加了協(xié)調(diào)規(guī)劃的復(fù)雜性，為了適應(yīng)光伏發(fā)電接入的需求，應(yīng)優(yōu)化電源電網(wǎng)規(guī)劃方案，利用規(guī)劃協(xié)調(diào)模型，指導(dǎo)光伏發(fā)電接入工作有序開(kāi)展。

關(guān)于電源電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者均給予了高度的關(guān)注，其作為研究熱點(diǎn)，通過(guò)研究與實(shí)踐，提出了三個(gè)基本思路：①在電源方面，協(xié)調(diào)規(guī)劃過(guò)程中應(yīng)注重電網(wǎng)擴(kuò)容的影響；②在電網(wǎng)方面，協(xié)調(diào)規(guī)劃過(guò)程中應(yīng)分析其中存在的主要矛盾，并結(jié)合電源規(guī)劃中的不確定因素；③在多目標(biāo)方面，的協(xié)調(diào)規(guī)劃模型包括電源、電網(wǎng)兩個(gè)子目標(biāo)，通過(guò)對(duì)其中各因子的設(shè)計(jì)，進(jìn)而達(dá)到協(xié)調(diào)規(guī)劃的目標(biāo)。

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道可知，關(guān)于可再生能源發(fā)電接入的電源電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃模型有：基于輸電線路容量約束的發(fā)電規(guī)劃模型，在電力市場(chǎng)環(huán)境下，構(gòu)建了兼顧市場(chǎng)、計(jì)劃的電源規(guī)劃模型；利用發(fā)電容量適應(yīng)性指標(biāo)，構(gòu)建了多目標(biāo)輸電網(wǎng)規(guī)劃模型；考慮經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性及可靠性等因素，構(gòu)建了多目標(biāo)風(fēng)能發(fā)電接入的電源電網(wǎng)規(guī)劃模型；結(jié)合傳統(tǒng)規(guī)劃模型、可再生能源隨機(jī)性規(guī)劃模型及機(jī)會(huì)約束規(guī)劃模型等，提出了多種電網(wǎng)規(guī)劃模型。

本文在研究過(guò)程中，考慮了光伏發(fā)電接入的具體情況，結(jié)合了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際需求，在協(xié)調(diào)規(guī)劃模型中關(guān)注了電源規(guī)劃問(wèn)題、電網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題，并為其提供了不同的處理對(duì)策，進(jìn)而有效解決了光伏發(fā)電接入的隨機(jī)性、波動(dòng)性、間隙性等問(wèn)題，同時(shí)保證了電源電網(wǎng)規(guī)劃的合理性、經(jīng)濟(jì)性與安全性。

2.2規(guī)劃模型

對(duì)于光伏發(fā)電接入來(lái)說(shuō)，其波動(dòng)性、隨機(jī)性與間隙性等特點(diǎn)均十分明顯，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，極易造成功率波動(dòng)，為了保證運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性與可靠性，對(duì)系統(tǒng)的調(diào)度能力有著較高的要求。因此，在協(xié)調(diào)規(guī)劃過(guò)程中，應(yīng)關(guān)注電源規(guī)劃的相關(guān)問(wèn)題，為調(diào)節(jié)機(jī)組提供不同的方案；同時(shí)，要結(jié)合光伏電場(chǎng)的并網(wǎng)問(wèn)題，在電網(wǎng)規(guī)劃過(guò)程中，應(yīng)注重光伏的不確定性，為此提供隨機(jī)規(guī)劃模型；最后，構(gòu)建光伏發(fā)電接入的電源電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃模型，在此基礎(chǔ)上，此模型才能夠具有高效性與最優(yōu)化特點(diǎn)。

2.2.1光伏發(fā)電接入的電源規(guī)劃

光伏發(fā)電接入前，電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻的主要任務(wù)便是應(yīng)對(duì)系統(tǒng)負(fù)荷的波動(dòng)問(wèn)題，但在光伏發(fā)電接入規(guī)模日漸擴(kuò)大的背景下，對(duì)電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻能力有著更高的要求，一旦并網(wǎng)光伏發(fā)電過(guò)多，超出電網(wǎng)的調(diào)峰極限，在此情況下，電網(wǎng)便會(huì)出現(xiàn)失衡的現(xiàn)象，嚴(yán)重情況下，會(huì)出現(xiàn)頻率越限，甚至?xí)斐呻娋W(wǎng)解列。

光伏發(fā)電接入過(guò)程中，應(yīng)由常規(guī)電源為其提供補(bǔ)償，即：為電源規(guī)劃提供適合的調(diào)節(jié)機(jī)組，以此保證電網(wǎng)的平衡，使其供電更加可靠與安全。此時(shí)，關(guān)光伏發(fā)電的補(bǔ)償調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)荷波動(dòng)的跟蹤，即：光伏發(fā)電“調(diào)峰”。

本文提供的調(diào)節(jié)機(jī)組，其作為光伏發(fā)電的互補(bǔ)系統(tǒng)，跟蹤與改變光伏發(fā)電出力情況，以此保證系統(tǒng)的有功平衡。它具備較強(qiáng)的爬坡能力，適應(yīng)了光伏發(fā)電出力的變化需求。同時(shí)，根據(jù)光伏發(fā)電對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的影響與系統(tǒng)的調(diào)峰能力，將光伏發(fā)電作為負(fù)的負(fù)荷，此后，利用系統(tǒng)負(fù)荷曲線減去光伏發(fā)電出力曲線，進(jìn)而獲得了系統(tǒng)負(fù)荷曲線。通過(guò)對(duì)此曲線的分析可知波動(dòng)規(guī)律及相關(guān)的數(shù)據(jù)，并且利用發(fā)電機(jī)組的處理數(shù)據(jù)、爬坡能力等，進(jìn)而明確了調(diào)節(jié)機(jī)組的配置方案［2］。

在明確調(diào)節(jié)機(jī)組容量及其爬坡能力的前提下，要選擇適合的調(diào)節(jié)機(jī)組類型。通常情況下，調(diào)節(jié)借組配置電源可以為蓄電池、火電機(jī)組、水電機(jī)組及燃?xì)廨啓C(jī)組等。目前，蓄電池技術(shù)尚不成熟，其成本偏高，容量較小，未能滿足光伏發(fā)電的需求；火電機(jī)組技術(shù)較為成熟、具有一定的可靠性、靈活性，但其未能滿足環(huán)保要求，并受限于調(diào)節(jié)速度；水電機(jī)組具有較快的速度、較低的成本，并且對(duì)環(huán)境的污染相對(duì)較小。對(duì)于不同的調(diào)節(jié)機(jī)組配置電源來(lái)說(shuō)，均存在優(yōu)點(diǎn)與不足，在實(shí)際選擇過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況與具體需求。

2.2.2光伏發(fā)電接入的電網(wǎng)規(guī)劃

在電源規(guī)劃后，應(yīng)與電網(wǎng)線路進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，通過(guò)協(xié)調(diào)規(guī)劃，保證調(diào)節(jié)機(jī)組的最佳接入，促進(jìn)電網(wǎng)線路信息的充分利用。同時(shí)，協(xié)調(diào)規(guī)劃過(guò)程中應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)因素，此時(shí)的成本是由建設(shè)成本、運(yùn)行維護(hù)成本構(gòu)成的，前者具體為調(diào)節(jié)借組建設(shè)成本、線路建設(shè)成本，后者具體為運(yùn)行成本、維護(hù)成本，其具有固定性［3］。

3總結(jié)

綜上所述，隨著可再生能源應(yīng)用的日漸廣泛，光伏電源的重要性日漸顯著，為了充分發(fā)揮其作用，光伏發(fā)電接入的電源電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃得到了普遍關(guān)注，應(yīng)明確光伏發(fā)電接入電源電網(wǎng)的特點(diǎn)及問(wèn)題，并掌握二者協(xié)調(diào)規(guī)劃的模型，在此基礎(chǔ)上，光伏電源并網(wǎng)才能夠具有穩(wěn)定、可靠性與高效性。

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2016-3-12

TM715

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2095-2066（2016）09-0058-02