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        基于新能源消納的電網(wǎng)規(guī)劃方法分析

        2021-10-09 18:44:30柏舸
        科技信息·學術(shù)版 2021年13期
        關(guān)鍵詞:新能源

        柏舸

        摘要:在世界范圍內(nèi)資源短缺形勢影響下,可再生能源持續(xù)升溫,電網(wǎng)規(guī)劃面臨嚴峻挑戰(zhàn),我國“十四五”發(fā)展戰(zhàn)略指出,新的時期,將持續(xù)深化電力體制改革,構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),從電力需求、電網(wǎng)建設(shè)、電源發(fā)展等多方著手,加快產(chǎn)業(yè)布局,為實現(xiàn)碳達峰、碳中和貢獻力量。但是,新能源開發(fā)建設(shè)規(guī)模的不斷擴大,相應(yīng)的建設(shè)增速與用電側(cè)用電增量不匹配、新能源消納市場不成熟、新能源出力受限的問題逐漸凸顯,嚴重制約新型電力系統(tǒng)發(fā)展。文章對新能源消納與電網(wǎng)規(guī)劃關(guān)系進行闡述,深入分析新能源出力特征,并基于新能源消納提出具體電網(wǎng)規(guī)劃方法。

        關(guān)鍵詞:新能源;消納;電網(wǎng)規(guī)劃

        現(xiàn)階段,以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)成為社會發(fā)展主要方向,但新能源具有的不確定性、隨機性等特征也與傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃存在差異,電力公司應(yīng)當增加對新能源消納的認知和重視,在電網(wǎng)規(guī)劃中引入新能源消納內(nèi)容,由此構(gòu)建新型、現(xiàn)代化電網(wǎng)規(guī)劃,以滿足社會日益增長的用電需求,以及智能電網(wǎng)實際建設(shè)和戰(zhàn)略發(fā)展需求。

        1 新能源消納與電網(wǎng)規(guī)劃

        現(xiàn)階段,我國越發(fā)重視大規(guī)模高質(zhì)量發(fā)電,新能源作為新型發(fā)電主體也被納入國家發(fā)展規(guī)劃中,在這其中,無論是太陽能、風能還是潮汐能,無疑會對新時期電力產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生翻天覆地的影響。為更好地實現(xiàn)“十四五”電力發(fā)展目標,電力公司在進行電網(wǎng)規(guī)劃時,需要將新能源消納作為電網(wǎng)規(guī)劃主要目標,積極改進傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃方法和模式,探索其與新能源消納的協(xié)調(diào)發(fā)展和有效融合,充分發(fā)揮新能源具有的節(jié)能減排、提質(zhì)增效優(yōu)勢,以實現(xiàn)低碳效益,提升電力公司經(jīng)濟效益。新能源消納與電網(wǎng)規(guī)劃結(jié)合的主要內(nèi)涵為:對新能源劇烈出力波動有較高靈活性和較強包容性,能夠?qū)崿F(xiàn)新能源限電需求;在對新能源合理消納時,不會提高運營投資成本,不會造成較大成本消耗[1]。

        2 新能源出力特征分析

        2.1 太陽能出力特征

        太陽能發(fā)電主要為光伏發(fā)電和光熱發(fā)電,光伏發(fā)電是利用光電伏特效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為電能;光熱發(fā)電是將太陽光輻射產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。其?yōu)勢在于不受地域限制,短時間內(nèi)就能獲取高質(zhì)量電能,且太陽能電力發(fā)電使用的主要材料為硅,穩(wěn)定性高、儲量豐富、設(shè)備保養(yǎng)簡單,易于操作;其不足在于,能源分布密度低、年發(fā)電量低,受節(jié)氣影響大,容易受天氣及晝夜變化影響,難以實現(xiàn)精準連續(xù)發(fā)電。

        2.2 風能出力特征

        風能發(fā)電就有較大不確定性和隨機性,區(qū)域、地理特征及季節(jié)不同,風力發(fā)電也存在差異,位于多風地區(qū)或出現(xiàn)季風性天氣時,風電出力就較大,當天氣狀況不理想時,也有可能出現(xiàn)風電零出力的情況;風電出力存在波動性,據(jù)某風電基地測風數(shù)據(jù)顯示,風速會在額定風速和接近零風速之間變化,且大多數(shù)時間,在這一區(qū)間不斷變化[2]。

        3 基于新能源消納的電網(wǎng)規(guī)劃方法分析

        3.1 電網(wǎng)規(guī)劃基本思路

        基于新能源消納的電網(wǎng)規(guī)劃基本思路如下:(1)確保新能源消納比例科學合理,建設(shè)以新能源為主體的電力系統(tǒng)需要消耗大量投資與運營成本,只有確保新能源在規(guī)定時間內(nèi)達到預(yù)期發(fā)電量才能實現(xiàn)投入與產(chǎn)出的平衡,建立良好營收循環(huán),獲取較高經(jīng)濟效益。(2)做好新能源利用小時處理,重視電網(wǎng)布局的經(jīng)濟性和實用性,確保電力系統(tǒng)滿足未來一定時間內(nèi)新能源消納需求,將新能源消納引發(fā)的負載過高風險、機組出力不足、線路過載以及調(diào)節(jié)頻率過高造成的運營成本增加等風險,加強系統(tǒng)安全界限控制,確保系統(tǒng)在新能源消納過程中處于最佳運行狀態(tài)[3]。(3)倘若上述條件無法滿足,就需要重新分析和識別影響新能源消納諸多因素,如某風力發(fā)電系統(tǒng)在進行消納時,很大程度上會受到系統(tǒng)調(diào)峰約束,倘若輸電線路建設(shè)與調(diào)峰電源建設(shè)和布局不協(xié)調(diào),將難以有效擺脫調(diào)峰制約,無法實現(xiàn)風電的消納。這三種電網(wǎng)規(guī)劃基本思路均為電網(wǎng)規(guī)劃集中思路的體現(xiàn),電力公司應(yīng)當充分考慮多方因素,確保電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)有序開展。

        3.2 電網(wǎng)規(guī)劃結(jié)構(gòu)框架

        電網(wǎng)規(guī)劃具有復(fù)雜程度高、規(guī)模大等特點,僅僅依靠模型計算難以精準計算出具體消納比例,必須結(jié)合實際建設(shè)情況合理優(yōu)化規(guī)劃方案,創(chuàng)建最優(yōu)方案。一方面,基于新能源出力特征、送電容量和電網(wǎng)要求設(shè)計對應(yīng)方案,并設(shè)計多個備選方案,對其進行全面比對分析,確定最大數(shù)值輸電容量、消納效果等,同時結(jié)合輸電線路材料性能、整體建設(shè)資金等進行合理調(diào)整,最終篩選出兼具經(jīng)濟性、實用性的電網(wǎng)規(guī)劃方案;另一方面,設(shè)計不同網(wǎng)架結(jié)構(gòu)方案,隨著新能源的開發(fā)創(chuàng)新,其實際應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大,電網(wǎng)規(guī)劃也應(yīng)進行適當調(diào)整,需要制定出與其相適應(yīng)的固化方案和條例制度。值得注意的是,在電網(wǎng)規(guī)劃過程中,要嚴格依據(jù)網(wǎng)架具體輸電容量確定方案,要及時評估方案新能源消納能力,確保電網(wǎng)滿足實際運營需求。

        3.3 電網(wǎng)消納能力分析

        電網(wǎng)消納能力具體可從以下幾點展開分析:(1)以月份為計量單位,搜集、整理和歸納相應(yīng)數(shù)據(jù),確定一年中每月電力系統(tǒng)具體時序處理能力,并進行明確標記,將其作為新能源消納能力判定基礎(chǔ)條件;(2)在此基礎(chǔ)上,相關(guān)人員需要模擬新能源出力曲線,確保同時處理新能源每天處理曲線和負荷量,構(gòu)建新能源年度范圍內(nèi)能力集合判定,以此確定新能源消納能力;(3)要重視不同類型新能源對應(yīng)組合出力負荷能力的計算與分析,在電力傳輸制約下,計算和復(fù)核其實際消納比例,計算出不同類型新能源消納能力,并以此為基礎(chǔ)制定針對性電網(wǎng)規(guī)劃方案,促進新型電網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)發(fā)展。

        4 結(jié)束語

        綜上所述,根據(jù)“十四五”發(fā)展規(guī)劃我們可知,新能源已經(jīng)成為未來國家能源改革和社會發(fā)展的重要內(nèi)容,也是未來社會發(fā)展主流趨勢,尤其是電力行業(yè),構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是各級政府主要任務(wù),需要從新能源消納問題出發(fā),結(jié)合新能源出力特征,進行全面思考和規(guī)劃,通過確立明確的電網(wǎng)規(guī)劃基本思路和電網(wǎng)規(guī)劃結(jié)構(gòu)框架,科學分析電網(wǎng)消納能力,進一步保障電網(wǎng)規(guī)劃的科學性和合理性,充分展現(xiàn)新能源發(fā)展對社會的現(xiàn)實意義。

        參考文獻

        [1]胡佳怡,李亦言,周云,等.考慮新能源出力特性的華東電網(wǎng)新能源消納承載能力分析[J].水電能源科學,2018,36(11):218-222.

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