陳曉婷 熊靖

國網(wǎng)益陽供電公司 湖南 益陽 413000

引言

當(dāng)前，伴隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)水平的提高，我國對于能源的需求量隨之持續(xù)加大，而在能源利用上，自始至終存在的化石能源枯竭、能源利用率不高、能源開采過度與浪費(fèi)嚴(yán)重等發(fā)展亂象，會(huì)進(jìn)一步造成嚴(yán)重的環(huán)境及發(fā)展難題，從而在很大程度上妨礙了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的健康可持續(xù)發(fā)展。鑒于此，對于電力系統(tǒng)來講，各類新能源的研究與應(yīng)用便擁有了更為重大的現(xiàn)實(shí)意義，而這也將成為今后一段時(shí)間內(nèi)我國電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。

1 新能源的基本概述及新能源電力發(fā)展現(xiàn)狀闡述

1.1 新能源的有關(guān)概述

像水電、天然氣、石油和煤炭等技術(shù)方面早已成型，同時(shí)也早就獲得廣泛運(yùn)用的諸多能源均為常規(guī)能源類型。而所謂的新能源，也被叫作“非常規(guī)能源”，其具體是指現(xiàn)階段仍舊處于探索研發(fā)及初步應(yīng)用和推廣階段的能源種類，比方說：生物質(zhì)能、海洋能源、風(fēng)能、地?zé)?、核聚變能等等?？紤]當(dāng)前各類新能源技術(shù)發(fā)展水平，電力系統(tǒng)、電網(wǎng)規(guī)劃當(dāng)中最主要的發(fā)電形式即為風(fēng)電與太陽能。

現(xiàn)階段，新能源電力的主要特征如下：第一，新能源中的太陽能發(fā)電及風(fēng)電二者均不具備良好的可持續(xù)性與穩(wěn)定性，由于它們存在較大的波動(dòng)性，因此無法被當(dāng)作長期使用的發(fā)電輸出源。另外，風(fēng)電需要按照風(fēng)速的實(shí)際強(qiáng)度來不斷做出調(diào)整，不容易保持其長期穩(wěn)定性；第二，新能源電力中的太陽能發(fā)電與風(fēng)電二者，前者屬于反調(diào)峰特征，后者則是正調(diào)峰特性，換言之就是說太陽能發(fā)電白天的輸出量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過晚上，風(fēng)力發(fā)電恰恰與其相反?？傊?，在當(dāng)前實(shí)際接入和運(yùn)用新能源電力的環(huán)節(jié)中，相關(guān)系統(tǒng)及人員應(yīng)當(dāng)充分掌握其特性，進(jìn)而為更有效的電網(wǎng)規(guī)劃提供有力保障，更有效地增強(qiáng)新能源電力的利用率。

1.2 新能源電力發(fā)展剖析

作為最近幾年逐漸崛起的新型供電模式，新能源電力在諸多領(lǐng)域范圍內(nèi)都獲得了更為廣泛的運(yùn)用，以下具體就益陽地區(qū)新能源電力發(fā)展的基本狀況展開分析。

益陽地區(qū)年太陽總輻射在3700～4500MJ/m2之間，年均日照1348～1772h。各縣區(qū)資源均處于“豐富”等級(jí)，東北部洞庭湖區(qū)年總輻射較高。風(fēng)能資源較優(yōu)區(qū)域主要集中在西部安化、桃江部分區(qū)域及東北部洞庭湖區(qū)，地區(qū)年平均風(fēng)速在5m/s至8.5m/s之間。根據(jù)《湖南省發(fā)展和改革委員會(huì)關(guān)于全省“十四五”風(fēng)電、集中式光伏發(fā)電項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)有關(guān)事項(xiàng)的通知》，益陽市“十四五”風(fēng)電、集中式光伏項(xiàng)目44個(gè)，總裝機(jī)455.4萬kW[1]。風(fēng)電方面。獲批項(xiàng)目15個(gè)，裝機(jī)115.4萬kW。集中式光伏方面。獲批項(xiàng)目29個(gè)，裝機(jī)340萬kW。同時(shí)，益陽地區(qū)的靈活調(diào)節(jié)資源開發(fā)潛力較大，雖暫無電池儲(chǔ)能電站。但“十四五”期間預(yù)計(jì)將建設(shè)集中式儲(chǔ)能電站11座，總?cè)萘?10萬kW/220萬kW時(shí)。另外，安化抽蓄項(xiàng)目已開工建設(shè)，裝機(jī)240萬kW。鑒于此，風(fēng)能、太陽能發(fā)電資源將是益陽地區(qū)發(fā)展規(guī)模最大、速度最快的新能源。

益陽市負(fù)荷曲線呈“W”形狀，全年存在夏冬兩個(gè)高峰，最高負(fù)荷出現(xiàn)在夏季。2022年，益陽地區(qū)統(tǒng)調(diào)負(fù)荷達(dá)到221萬kW，降溫負(fù)荷占地區(qū)最大負(fù)荷比重50%～60%，負(fù)荷季節(jié)性特性明顯。考慮益陽地形地貌呈北水南山特點(diǎn)，湖區(qū)的泄洪區(qū)面積大，山地植被覆蓋率高，適合集中連片開發(fā)的資源稀缺。風(fēng)電及光伏開發(fā)均需兼顧每年有限的用林、用地等指標(biāo)，要素保障能力不足，同時(shí)，近期國家收緊了水面開發(fā)的管控措施，水面光伏開發(fā)難度加大。綜合考慮以上項(xiàng)目開發(fā)的要素供給不足等影響，益陽地區(qū)風(fēng)能、太陽能發(fā)電新能源仍然存在一定的不確定性。

2 新能源電力接入對電網(wǎng)規(guī)劃產(chǎn)生的具體影響研究

眾所周知，新能源發(fā)電設(shè)備難免會(huì)存在必然的直流分量以及諧波現(xiàn)象，假如諧波和直流分量流進(jìn)到電力系統(tǒng)當(dāng)中后，則勢必會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓出現(xiàn)不正常的情況，進(jìn)一步對電能品質(zhì)造成不利影響，與此同時(shí)還會(huì)造成電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)設(shè)備存在一定的偏差，在很大程度上阻礙電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)作。當(dāng)然，新能源電力早晚會(huì)替代傳統(tǒng)能源，繼而演變?yōu)槿祟惿姘l(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)與前提。具體而言，新能源電力的接入對電網(wǎng)規(guī)劃存在下列幾方面的重要影響：

2.1 對電網(wǎng)潮流及電網(wǎng)調(diào)度的影響

在電網(wǎng)規(guī)劃過程中借助各類新能源擁有諸多種形式，譬如說分布接入模式、集中接入模式以及分散接入模式等等，因?yàn)樾履茉创嬖谝欢ǖ牟▌?dòng)性和隨機(jī)性特點(diǎn)，所以會(huì)對電網(wǎng)潮流分布模式造成某種意義的影響。除此之外，在電網(wǎng)規(guī)劃過程中，電壓、載流等也同樣會(huì)對電網(wǎng)潮流擁有嚴(yán)重的影響。還有就是把隨機(jī)波動(dòng)、規(guī)模大并且呈現(xiàn)分布形式的新能源運(yùn)用到電網(wǎng)規(guī)劃當(dāng)中，同樣會(huì)令電網(wǎng)潮流注入功率展露出多樣化的特點(diǎn)，電網(wǎng)當(dāng)中的有功分布規(guī)律和無功分布規(guī)律復(fù)雜程度持續(xù)加大，如此一來便會(huì)對電網(wǎng)損耗的統(tǒng)計(jì)與調(diào)控等造成巨大壓力。

2.2 對電能品質(zhì)的影響

在電力系統(tǒng)的日常運(yùn)作環(huán)節(jié)中，最根本的目的即為向廣大電力使用者提供優(yōu)質(zhì)的電能，具體包含電流質(zhì)量與電壓質(zhì)量等，除了會(huì)對電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性、安全性造成巨大影響外，還可能會(huì)在一定程度上影響到相關(guān)系統(tǒng)裝置的使用壽命[2]。鑒于此，在電網(wǎng)規(guī)劃的過程中利用新能源接入的途徑，很容易對電力系統(tǒng)電能品質(zhì)造成重大影響，例如風(fēng)力發(fā)電會(huì)對電力系統(tǒng)造成閃變、波動(dòng)等一系列問題。此外，由于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的漸趨完備，慢慢涌現(xiàn)出了不少新型風(fēng)力發(fā)電設(shè)施，使得電網(wǎng)的整體運(yùn)行品質(zhì)獲得了極大提升。

2.3 對電網(wǎng)安全性和穩(wěn)定性的影響

在日常的電力領(lǐng)域工作過程中，需要無時(shí)無刻地確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)作。把新能源接入到電力系統(tǒng)當(dāng)中，相當(dāng)一部分發(fā)電裝置并網(wǎng)運(yùn)行，使得電網(wǎng)運(yùn)行復(fù)雜程度不斷加大，很可能造成運(yùn)行環(huán)節(jié)中的各類安全問題。這樣一來，就需要在適應(yīng)新能源發(fā)展的電網(wǎng)規(guī)劃方面，全面慎重的考慮新能源裝置的種類、電網(wǎng)構(gòu)建規(guī)模等要素，對電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性能等展開模擬仿真與研討。舉個(gè)例子，像在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的運(yùn)用過程中，可能會(huì)出現(xiàn)低電壓穿越、繼電保護(hù)以及孤島問題，因而在開展電網(wǎng)規(guī)劃的時(shí)候，有關(guān)人員需要及時(shí)選擇更有效、更具針對性和可行性的舉措，從而更有力的保障電力系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

2.4 對功率平衡的影響

在電力系統(tǒng)的日常運(yùn)作環(huán)節(jié)中，維持電能供需平衡是保障電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的重中之重。在一般情況下，電網(wǎng)功率平衡壓力主要受到發(fā)電機(jī)組有功調(diào)節(jié)水平以及發(fā)電輸電零部件故障這兩方面因素的影響。以上兩種影響要素除了對電力系統(tǒng)頻率及電壓的穩(wěn)定性擁有重要的影響之外，其對于電力系統(tǒng)調(diào)頻與調(diào)峰的需求往往也會(huì)很高。

3 新能源電力接入背景下電網(wǎng)規(guī)劃的有效策略研究

3.1 強(qiáng)化技術(shù)研發(fā)力度，努力掙脫新能源產(chǎn)業(yè)的有關(guān)束縛

現(xiàn)階段，國內(nèi)新能源產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域存在的主要瓶頸即為研發(fā)和技術(shù)此兩個(gè)方面，要想更有效的保證我國新能源產(chǎn)業(yè)投入方面的穩(wěn)步增長，令新能源產(chǎn)業(yè)可以呈現(xiàn)出健康、可持續(xù)發(fā)展的良好態(tài)勢，就需要相關(guān)人員在科學(xué)借鑒國外先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備的基礎(chǔ)上，更多地融入和應(yīng)用自動(dòng)控制、大數(shù)據(jù)等各項(xiàng)新型技術(shù)，盡可能的削減發(fā)電成本、提升上網(wǎng)電量、延長電力設(shè)備的使用壽命、提高電廠以及新能源項(xiàng)目全生命周期的經(jīng)濟(jì)效益。建議從規(guī)劃源頭入手、從數(shù)字化建設(shè)發(fā)力，有力提升電網(wǎng)柔性，促進(jìn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同發(fā)展。將概率統(tǒng)計(jì)與益陽地區(qū)發(fā)用電特性相結(jié)合，引入生產(chǎn)模擬軟件開展地區(qū)電力電量平衡分析，整合本地源網(wǎng)荷儲(chǔ)資源，開展特性分析，實(shí)現(xiàn)益陽地區(qū)新型電力系統(tǒng)一體化規(guī)劃，研究柔性互聯(lián)、虛擬電廠、并網(wǎng)型微電網(wǎng)等新型電網(wǎng)技術(shù)在益陽電網(wǎng)的示范應(yīng)用。適應(yīng)分布式電源、主動(dòng)配電網(wǎng)、微電網(wǎng)、多元負(fù)荷規(guī)?；l(fā)展需要，配置智能終端設(shè)備，有力推動(dòng)配電網(wǎng)智能化、數(shù)字化升級(jí)，提升負(fù)荷對間歇性發(fā)電的主動(dòng)感知及響應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)統(tǒng)一調(diào)控和系統(tǒng)內(nèi)各元素間的協(xié)調(diào)互動(dòng)，增強(qiáng)就地就近平衡消納能力。

3.2 高位推進(jìn)頂層設(shè)計(jì)，提升地區(qū)電網(wǎng)新能源消納水平

對新能源協(xié)同發(fā)展進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃，其主要目的在于構(gòu)建起能夠合理消納新能源的電網(wǎng)。建議加快建立適應(yīng)新能源發(fā)展的電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，深入分析電力系統(tǒng)備用能力、調(diào)頻能力、調(diào)峰能力，系統(tǒng)分析電網(wǎng)的傳輸能力，科學(xué)規(guī)劃擁有較強(qiáng)消納水平的電網(wǎng)網(wǎng)架，深入開展新型電力系統(tǒng)建設(shè)方案研究[3]。聚焦沅江、南縣等地的電源送出卡口問題開展專項(xiàng)研究和電網(wǎng)送出通道建設(shè)。利用先進(jìn)的通信及控制技術(shù)，試點(diǎn)開展虛擬電廠、并網(wǎng)型微電網(wǎng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)新能源和負(fù)荷的有效聚合和科學(xué)利用，提升新能源集群集控和消納水平。優(yōu)化布局儲(chǔ)能建設(shè)，推進(jìn)社會(huì)資本在沅江、大通湖、南縣等新能源富集區(qū)建設(shè)源、網(wǎng)側(cè)集中式儲(chǔ)能電站，盡快完善市場機(jī)制，鼓勵(lì)新型儲(chǔ)能作為獨(dú)立市場主體參與中長期、現(xiàn)貨、輔助服務(wù)等各類電力市場獲取收益。

3.3 高效利用存量資源，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)

在平時(shí)的作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)，很多地區(qū)普遍存在著能源條件優(yōu)越、地質(zhì)條件較差的現(xiàn)象。益陽地區(qū)擁有煤電、水電、風(fēng)電和光伏等多類資源，具有能源綜合利用優(yōu)勢和潛力，可因地制宜打造不同特色、不同層級(jí)的多能互補(bǔ)模式。鑒于此，建議風(fēng)電、光伏發(fā)電資源優(yōu)先向已建成的水電站、火電廠配置，形成多能優(yōu)勢互補(bǔ)，降低風(fēng)光出力波動(dòng)對電網(wǎng)影響，實(shí)現(xiàn)資源最大程度的協(xié)同運(yùn)行，提升送出通道利用效率。同時(shí)，在洞庭湖區(qū)合理布局儲(chǔ)能，依托華容電廠，打造“風(fēng)光火儲(chǔ)”多能互補(bǔ)基地；發(fā)揮資水流域各級(jí)水電廠及益陽電廠的調(diào)節(jié)性能，合理布局儲(chǔ)能及抽水蓄能，建設(shè)“水火風(fēng)光儲(chǔ)一體化”綜合開發(fā)基地，統(tǒng)籌開展優(yōu)化調(diào)度，最大限度消納本地新能源。統(tǒng)籌基地項(xiàng)目匯集站及送出通道建設(shè)，降低開發(fā)成本，避免資源碎片化、低效化開發(fā)。

3.4 強(qiáng)化對電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的運(yùn)用力度，搞好安全培訓(xùn)教育工作

一方面，在現(xiàn)代化電力系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度中引入自動(dòng)化控制系統(tǒng)是未來發(fā)展的必然趨勢，而對于控制系統(tǒng)的應(yīng)用不僅能夠達(dá)到各信號(hào)間的靈活、實(shí)時(shí)傳輸，也有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)與解決各類問題。從某種意義上來講，此系統(tǒng)技術(shù)與理論的引入還能發(fā)揮規(guī)范相關(guān)工作者操作行為、約束調(diào)度工作者的效用；另一方面，要想更有效的降低調(diào)度事故發(fā)生的頻率，就需要搞好相關(guān)的安全教育培訓(xùn)工作，并將更多的現(xiàn)代科技力量恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用到實(shí)際的調(diào)度作業(yè)過程中，在提升調(diào)度人員專業(yè)技術(shù)能力的同時(shí)，保障電網(wǎng)規(guī)劃運(yùn)行的順利有序。

4 結(jié)束語

綜上所述，新能源電力接入對于電網(wǎng)規(guī)劃來說具有重要影響。目前，新能源電力接入依舊存在一系列亟待解決的問題，比如其可行性與安全性得不到較為有效的保障等。因此，必須進(jìn)一步加強(qiáng)對新能源電力接入問題及有關(guān)技術(shù)的研究開發(fā)，打造專業(yè)過硬的技術(shù)支撐團(tuán)隊(duì)，建立健全內(nèi)部管理機(jī)制和外部協(xié)作機(jī)制，形成政府、電源企業(yè)、電網(wǎng)公司協(xié)同高效的“三維一體化”新能源建設(shè)管控新模式，統(tǒng)籌開展要素保障、消納分析、電網(wǎng)補(bǔ)強(qiáng)、項(xiàng)目并網(wǎng)、項(xiàng)目建設(shè)管理等工作，科學(xué)推進(jìn)新能源發(fā)展，更快更好的提高電力新能源的應(yīng)用水平。