張 華，李中烜，肖 瑩，孫海森

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，南京 210008）

0 引言

從當(dāng)前我國社會(huì)發(fā)展情況不難看出，在西北部地區(qū)清潔能源基地，特高壓直流通道的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)不同能源之間的聯(lián)合互補(bǔ)外送，尤其是主送新能源與全送新能源，可以推動(dòng)可再生能源科學(xué)朝著更好的方向發(fā)展。因此，根據(jù)特高壓直流功率運(yùn)行控制實(shí)際方式，特高壓直流主送新能源的設(shè)想被提出。通過特高壓直流新能源技術(shù)的發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)清潔能源的普及與廣泛應(yīng)用，減少環(huán)境污染等問題，實(shí)現(xiàn)人類與環(huán)境和諧發(fā)展。

1 特高壓直流主送新能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究背景

在如今社會(huì)快速發(fā)展的背景下，無論是國家還是人民群眾，都更加注重對(duì)環(huán)境的保護(hù)，將節(jié)約能源、減少環(huán)境污染作為自身日常生活、工作中的一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容。因此，全球能源互聯(lián)網(wǎng)概念被提出，該項(xiàng)內(nèi)容提出的主要目的是推動(dòng)清潔方式、綠色方式等的應(yīng)用，滿足全球電力需求。從當(dāng)前我國電力行業(yè)的發(fā)展情況可以看出，未來電力供應(yīng)與電力輸送逐漸朝著清潔能源方向轉(zhuǎn)變。特高壓直流在電力大容量、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸中發(fā)揮著不可替代的作用。我國西部地區(qū)與北部地區(qū)有著豐富的清潔能源，如風(fēng)能、太陽能等，同時(shí)也規(guī)劃建設(shè)了大型風(fēng)力發(fā)電基地、光伏發(fā)電基地以及燃煤發(fā)電基地等，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)不同資源之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，而且在資源的聯(lián)合外送中具有一定潛力。從當(dāng)前我國西部、北部地區(qū)發(fā)展中不難看出，新能源的發(fā)展速度較快。例如，甘肅省酒泉市目前已經(jīng)完成千萬千瓦級(jí)別的風(fēng)電基地工程建設(shè)，為整個(gè)甘肅地區(qū)甚至是青海地區(qū)提供了光電支持。在光電建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的同時(shí)，也要充分考慮到區(qū)域光電共用系統(tǒng)自身的輸電通道建設(shè)，還要兼顧系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力，并將其納入風(fēng)電系統(tǒng)規(guī)劃、光電系統(tǒng)規(guī)劃等統(tǒng)籌工作，這樣才能推動(dòng)我國新能源事業(yè)更好發(fā)展，確保在社會(huì)發(fā)展中能夠減少環(huán)境污染問題，為人們創(chuàng)造良好的環(huán)境。

2 特高壓直流主送新能源設(shè)想

對(duì)于特高壓直流主送新能源設(shè)想，文章主要從以下幾點(diǎn)進(jìn)行闡述與分析：

（1）特高壓直流在應(yīng)用過程中能夠?qū)崿F(xiàn)多能源互補(bǔ)輸送。風(fēng)電、光電都具有間歇性、分散性特點(diǎn)，大規(guī)模傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)要加強(qiáng)對(duì)專門輸電通道的應(yīng)用，但這一過程中的經(jīng)濟(jì)性與安全性問題難以在最大程度上得到保障［1］。在此背景下，要合理應(yīng)用送端電網(wǎng)，并與輸電計(jì)劃曲線之間進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，向外打捆輸送，從而實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定運(yùn)行，促使風(fēng)、光的容量可以得到提升，創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益。在特定輸電通道容量之內(nèi)，要對(duì)風(fēng)電比例、光電比例做出相應(yīng)調(diào)整。

（2）特高壓直流功率控制方法。①恒功率運(yùn)行模式。要考慮到送電計(jì)劃曲線和直流通道兩者之間的有機(jī)結(jié)合，可以將其劃分為不同送電時(shí)段，包括高峰送電時(shí)段、低谷送電時(shí)段等。對(duì)于高峰送電時(shí)段，在輸送電能的過程中，主要利用“通道額定容量”方法完成；對(duì)于低谷時(shí)段，其電能輸送功率計(jì)算方法為低谷功率系數(shù)乘以直流通道額定容量。上述兩個(gè)送電時(shí)段在送端電源出力的均勻性上要有所保障。而針對(duì)直流通道，應(yīng)該根據(jù)兩個(gè)時(shí)段不同的功率值保證滿功率電能輸出。這種情況表明，火電機(jī)組出力在最小技術(shù)出力基礎(chǔ)之上，風(fēng)能出力、光能出力以及火的出力要與不同時(shí)段直流通道計(jì)劃功率一致。②功率靈活調(diào)整運(yùn)行模式。在直流通道中并不會(huì)對(duì)送電時(shí)段進(jìn)行區(qū)分，在整個(gè)工作中，直流通道要接納風(fēng)、光、火的聯(lián)合處理，同時(shí)根據(jù)額定容量的標(biāo)準(zhǔn)開展相應(yīng)工作。在這個(gè)過程中允許風(fēng)、光出力，但會(huì)受到火電機(jī)組和直流通道額定功率的影響。

（3）特高壓直流主送新能源思路。此思路是指通過特高壓直流系統(tǒng)直接輸送風(fēng)電和光電能源，并將其作為主要輸送方式。這種情況需要在送端配置相應(yīng)的火電電源，并且不斷增強(qiáng)送端電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力，從而保證特高壓直流輸電平穩(wěn)運(yùn)行［2］。如果結(jié)合分段方式，那么需要對(duì)以下幾點(diǎn)問題進(jìn)行充分考慮：①在新能源出力高峰時(shí)段，要對(duì)受端電網(wǎng)負(fù)荷特性進(jìn)行全面分析，并做好直流輸電功率調(diào)整工作，與火電、送端電網(wǎng)調(diào)節(jié)之間實(shí)現(xiàn)相互配合，防止棄風(fēng)、棄光的不合理問題出現(xiàn)，為直流輸電功率自身安全穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造便利條件。②對(duì)新能源來說，在其出力低谷也要保證受端電網(wǎng)負(fù)特性之間的有機(jī)結(jié)合，將直流輸電功率控制在有效范圍內(nèi)，盡量提升輸電通道利用率。特高壓直流主送新能源需要保證在進(jìn)一步擴(kuò)展新能源輸送規(guī)模的基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)不同電源之間的合理配比，要將棄風(fēng)、棄光的比例控制在有效范圍內(nèi)，如可以將其控制在10%左右。

3 特高壓直流主送新能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究

3.1 分析流程

對(duì)于特高壓直流主送新能源技術(shù)分析流程，文章主要從以下幾點(diǎn)進(jìn)行分析：

（1）對(duì)輸入風(fēng)電、光電全年逐時(shí)刻理論出力曲線要有正確認(rèn)識(shí)，并確定以天、周、月、季、年為周期的特高壓直流送電曲線。

（2）一般情況下，對(duì)于情境組合方案，需要提取相應(yīng)的電源配置，從而保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的平穩(wěn)性，并且不斷提升配套火電、火電系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力。

（3）將1 年（365 天）作為1 個(gè)計(jì)算周期，根據(jù)不同時(shí)間段運(yùn)行特點(diǎn)，結(jié)合送電曲線功率值、火電最小出力差值，形成對(duì)應(yīng)的空間范圍，用來接收新能源（直流通道）。

（4）針對(duì)接收風(fēng)光新能源（直流通道）的空間，要將其與該時(shí)刻風(fēng)光綜合出力情況進(jìn)行比較。如果接收空間大于風(fēng)光綜合出力，就不會(huì)產(chǎn)生廢棄電力的情況，而兩者之間的差額則采用火電進(jìn)行彌補(bǔ)。如果接收空間小于風(fēng)光綜合出力，就會(huì)出現(xiàn)新能源廢棄電力的情況。

（5）根據(jù)經(jīng)濟(jì)性原則，將所棄新能源電力中的風(fēng)電與光電進(jìn)行解耦，形成棄風(fēng)電力和棄光電力［3］。

（6）要將直流通道傳輸電價(jià)計(jì)算、受端綜合上網(wǎng)電價(jià)計(jì)算作為一項(xiàng)重點(diǎn)工作，在此基礎(chǔ)上，對(duì)電價(jià)競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)行分析。

3.2 直流通道與送端電源情況

以我國西北部某能源基地為例，對(duì)其風(fēng)、光、火聯(lián)合外送方案進(jìn)行分析。該直流電壓與額定輸送容量分別為±800 kV、800 萬kW。配套電源必選范圍有明確規(guī)定，火電、風(fēng)電、光電分別為100 萬～300 萬kW、600 萬～1 600 萬kW、200 萬～1 600 萬kW。通過對(duì)輸電通道利用小時(shí)數(shù)、棄風(fēng)棄光比例、新能源電量占比的對(duì)比分析，選擇最合理的電源組合方式與運(yùn)行方式。

3.3 關(guān)鍵邊界條件設(shè)置

在對(duì)關(guān)鍵邊界條件設(shè)置的過程中，可以從以下幾點(diǎn)進(jìn)行闡述與分析：①直流通道運(yùn)行曲線分析。通常情況下，直流往往采取的是多段運(yùn)行方式，這樣才能與風(fēng)光基地出力特性之間相符合。在這一過程中，不僅能夠降低棄光和棄風(fēng)比例，還能充分考慮到接收端的接收能力。只有這樣，才能保證輸電通道利用率逐步提升。風(fēng)電、光電有自身特點(diǎn)，如夜間風(fēng)大、日間光大，基于此，在組合出力期間，一天之內(nèi)會(huì)呈現(xiàn)出多個(gè)階梯［4］。對(duì)受端電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)段、低谷時(shí)段以及接納能力進(jìn)行全面考慮與分析，并為直流通道配置五段式運(yùn)行方法，該方法與常規(guī)直流兩段式運(yùn)行模式比較，不僅能夠確保輸送方式的靈活性，還能在最大程度上保障高效性。②配套火電配置容量。在選擇火電配套容量時(shí)，可采用通道容量的10%作為火電配套裝置，為直流安全穩(wěn)定運(yùn)行打下基礎(chǔ)，并為新能源預(yù)留出相應(yīng)空間。

3.4 情景組合與技術(shù)經(jīng)濟(jì)

對(duì)于風(fēng)光火電源配比工作，要做好研究與分析，因?yàn)橹绷鬏旊?0%的最低功率有相應(yīng)要求。在對(duì)比選方案的過程中可以看到，在增加火電容量時(shí)會(huì)占用一定的通道容量空間，進(jìn)而保證同等規(guī)模新能源電力能夠正常輸送。值得注意的是，棄風(fēng)比例、棄光比例也會(huì)發(fā)生一定變化，如果在這個(gè)時(shí)候降低火電配套容量，那么整個(gè)通道容量的利用率就會(huì)受到影響［5］。因此，要在實(shí)現(xiàn)直流穩(wěn)定運(yùn)行的前提下選用取值較低的火電配套容量。

3.5 結(jié)論

（1）采用降低特高壓直通道配套火電占比的方法，能更好地完成風(fēng)電、光電的高電量比例輸送［6］。從現(xiàn)階段我國電力行業(yè)的發(fā)展不難看出，無論是風(fēng)電發(fā)電，還是太陽能發(fā)電，兩者都可以劃歸到高上網(wǎng)電價(jià)電源范疇。這種情況下，可配置較低上網(wǎng)電價(jià)，這樣就可以有效降低送端綜合上網(wǎng)電價(jià)，從而不斷提升直流通道利用效率，節(jié)約更多成本，增強(qiáng)特高壓直流主送新能源的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

（2）從現(xiàn)實(shí)角度看，實(shí)現(xiàn)特高壓系統(tǒng)100%輸送新能源不僅具有理論根據(jù)，還是可行的方案，特別是特高壓直流發(fā)展過程中柔性直流技術(shù)的出現(xiàn)，為該方案的實(shí)現(xiàn)提供了必要支持。未來對(duì)該技術(shù)進(jìn)行不斷豐富、優(yōu)化會(huì)轉(zhuǎn)變既往的直流運(yùn)行方式，逐漸向交流運(yùn)行方式轉(zhuǎn)變，從而不斷縮減火電裝機(jī)的配置，并且增加更多輸電方式。但是，在這一過程中要做好送端電網(wǎng)、輸電功率調(diào)節(jié)工作，從而對(duì)全部新能源進(jìn)行輸送。

4 結(jié)語

在我國電力行業(yè)的發(fā)展過程中，要對(duì)特高壓直流主送新能源技術(shù)有正確認(rèn)識(shí)，結(jié)合實(shí)際情況將其應(yīng)用在不同環(huán)節(jié)，增強(qiáng)電力行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。