摘要：在電力供應(yīng)體系中發(fā)展新能源，有利于推動(dòng)我國(guó)能源轉(zhuǎn)型，以便更好地應(yīng)對(duì)全球氣候變化。規(guī)劃工作關(guān)系到新能源發(fā)展的有序性，在對(duì)新能源進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，需要合理分析新能源的使用特點(diǎn)，保障新能源發(fā)電項(xiàng)目順利實(shí)施。但是，一些項(xiàng)目在規(guī)劃過(guò)程中沒(méi)有考慮電力系統(tǒng)的特點(diǎn)和需求等，對(duì)新能源的發(fā)展起到限制影響，不利于充分發(fā)揮新能源的作用，也不利于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。在區(qū)域電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的背景下，需要積極研究新能源電源規(guī)劃和儲(chǔ)能配置，有效規(guī)避上述問(wèn)題，對(duì)于實(shí)際發(fā)展起到指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：區(qū)域電力系統(tǒng)新能源電源規(guī)劃儲(chǔ)能配置

MethodsforthePowerSourcePlanningandEnergyStorageConfigurationofNewEnergyinRegionalPowerSystems

WANGJun

（GuangdongElectricPowerDesignInstituteCo.，Ltd.ofChinaEnergyEngineeringGroup，Guangzhou，GuangdongProvince，510800China）

Abstract：ThedevelopmentofnewenergyinthepowersupplysystemisconducivetopromotingenergytransformationinChina，inordertobetterrespondtoglobalclimatechange.Planningisrelatedtotheorderlydevelopmentofnewenergy.Intheplanningofnewenergy，itisnecessarytoreasonablyanalyzetheusecharacteristicsofnewenergytoensurethesmoothimplementationofnew energypowergenerationprojects.However，someprojectsdonotconsiderthecharacteristicsanddemandofthepowersystemintheplanningprocess，whichhasalimitedimpactonthedevelopmentofnewenergy，andisnotconducivetogivingfullyplaytoitsroleandalsorealizingthegoalofsustainabledevelopment.Inthecontextofthecontinuousexpansivescaleoftheregionalpowersystem，itisnecessarytoactivelystudythepowersourceplanningandenergystorageconfigurationofnewenergytoeffectivelyavoidtheaboveproblemsandplayaguidingroleforactualdevelopment.

KeyWords：Regionalpowersystem;Newenergy;Powersourceplanning;Energystorageconfiguration

新能源接入電網(wǎng)的構(gòu)建有助于實(shí)現(xiàn)新能源接入電網(wǎng)，但由于受?chē)?guó)家政策、技術(shù)等因素的制約，新能源發(fā)電規(guī)模與規(guī)劃指標(biāo)存在較大差異。近年來(lái)，隨著風(fēng)電和光伏發(fā)電的價(jià)格持續(xù)下降，工業(yè)政策也在持續(xù)地進(jìn)行著調(diào)整，造成了新能源的大量開(kāi)發(fā)，而新能源的實(shí)際安裝數(shù)量并沒(méi)有達(dá)到計(jì)劃的要求，這就限制了對(duì)電網(wǎng)新能源的靈活調(diào)節(jié)。在其發(fā)展中，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)的特點(diǎn)及電網(wǎng)的特點(diǎn)，合理地選取不同的計(jì)劃模式，以保證電網(wǎng)的柔性操作，并進(jìn)行蓄能結(jié)構(gòu)的最優(yōu)配置。

1電力系統(tǒng)新能源電源規(guī)劃研究現(xiàn)狀概述

1.1傳統(tǒng)電源規(guī)劃和生產(chǎn)規(guī)模

當(dāng)前各行各業(yè)的發(fā)展都需要利用電力資源，因此需要合理增加發(fā)電容量，這就需要?jiǎng)?chuàng)新利用發(fā)電技術(shù)，同時(shí)需要合理選擇建設(shè)時(shí)間和投運(yùn)時(shí)間，這樣才可以可靠地供應(yīng)電力資源，同時(shí)可以保障整體投資的經(jīng)濟(jì)性和合理性。原來(lái)在規(guī)劃電力資源的時(shí)候主要是參考全年電量最大負(fù)荷需求，因此采取措施對(duì)電力資源進(jìn)行合理平衡，滿足各方面的用電需求[1]。以實(shí)際用電需求為基礎(chǔ)，模擬電力系統(tǒng)生產(chǎn)情況因此對(duì)電源規(guī)劃發(fā)展的經(jīng)濟(jì)性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析。在傳統(tǒng)的電源規(guī)劃過(guò)程中，在用電的均衡效應(yīng)與最大的用電條件下，要對(duì)用電的均衡效應(yīng)進(jìn)行全面的分析，從而對(duì)用電的發(fā)展進(jìn)行了預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)。在明確了供電企業(yè)的發(fā)展需要后，一般采用電網(wǎng)仿真的方式來(lái)研究供電企業(yè)的供電計(jì)劃的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性。采用了具有不同時(shí)距的順序負(fù)載特性，合理排序不同的負(fù)荷功率值，因此獲取持續(xù)性的負(fù)荷曲線，可以對(duì)不同時(shí)間4B5sxAXQa3vguKyDHhnZSA==長(zhǎng)度進(jìn)行分析，確定電力系統(tǒng)最大負(fù)荷和最大電量實(shí)施平衡的具體要求，在生產(chǎn)模擬計(jì)算電力系統(tǒng)的時(shí)候廣泛利用。根據(jù)負(fù)荷曲線的特點(diǎn)，對(duì)火電機(jī)組和水電機(jī)組等進(jìn)行合理分配，同時(shí)需要調(diào)整出力水平，精準(zhǔn)性地模擬電力系統(tǒng)的發(fā)電過(guò)程，確定調(diào)度措施的合理性，以此為基礎(chǔ)合理選擇運(yùn)行方式，采取科學(xué)的措施控制發(fā)電機(jī)組發(fā)電量和燃料使用量等，對(duì)電力系統(tǒng)總體生產(chǎn)成本進(jìn)行分析。

1.2電力系統(tǒng)時(shí)序生產(chǎn)模擬方法

新能源主要包括太陽(yáng)能和風(fēng)能等，由于新能源的產(chǎn)生是階段性的、時(shí)變性的，其綜合運(yùn)營(yíng)費(fèi)用相對(duì)較少，相較于傳統(tǒng)的化石能源，新能源的調(diào)度更具優(yōu)勢(shì)。對(duì)于火電機(jī)組，將大量新能源接入電網(wǎng)后，必須將具有一定規(guī)律性的、低波動(dòng)性的負(fù)載轉(zhuǎn)化為具有高波動(dòng)性和隨機(jī)性的電網(wǎng)。要解決以上問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入的優(yōu)先級(jí)，就必須頻繁地修改網(wǎng)絡(luò)中的資源操作狀態(tài)。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，不斷增大火電機(jī)組調(diào)峰深度和開(kāi)關(guān)機(jī)的數(shù)量，系統(tǒng)運(yùn)行成本增加。為了精準(zhǔn)性地評(píng)估成本，需要建立電力系統(tǒng)時(shí)序生產(chǎn)模擬方式，綜合考慮時(shí)序出力變化和機(jī)組運(yùn)行特點(diǎn)。由于以最短周期內(nèi)的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用最少為目標(biāo)，綜合考慮了發(fā)電單元的工作方式與最短開(kāi)機(jī)時(shí)間，并結(jié)合發(fā)電單元的工作方式與最短開(kāi)機(jī)時(shí)間，確定各時(shí)刻中的發(fā)電單元的啟停狀況及出力等，從而真正地體現(xiàn)出電網(wǎng)的時(shí)序電能均衡效應(yīng)。

2電力系統(tǒng)新能源電源規(guī)劃方法

新能源發(fā)電計(jì)劃是針對(duì)電網(wǎng)接入后新能源在電網(wǎng)中的運(yùn)行狀況，從電網(wǎng)組成出發(fā)，研究電網(wǎng)出力與供電調(diào)控對(duì)新能源發(fā)電的作用，從而界定新能源接入電網(wǎng)的容量確定方法[2]。考慮系統(tǒng)電力資源傳輸能力，對(duì)新能源接入進(jìn)行規(guī)劃分析，考慮功率流分配、傳輸能力、傳輸堵塞等因素，建立考慮網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的新能源發(fā)電功率分配模型，從而確定各節(jié)點(diǎn)的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電發(fā)電容量。

在對(duì)新能源發(fā)電計(jì)劃進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，對(duì)其在穩(wěn)、時(shí)兩個(gè)階段的運(yùn)行特性進(jìn)行了研究。電網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性是指電網(wǎng)在正常工作條件下的最大調(diào)峰容量，通過(guò)對(duì)全年新能源接入容量的估計(jì)和分析，確定合理的電網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)。同時(shí)，綜合分析機(jī)組調(diào)峰能力和電網(wǎng)輸送能力等，對(duì)未來(lái)電網(wǎng)新能源裝機(jī)容量進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，保證電力系統(tǒng)有效接納新能源發(fā)電。

利用時(shí)序生產(chǎn)模擬方法分析時(shí)序狀態(tài)中電力系統(tǒng)的運(yùn)行特征，同時(shí)利用場(chǎng)景分析法比較分析新能源規(guī)劃方法的經(jīng)濟(jì)性，為規(guī)劃決策的制定提供參考作用。因此，首先確定新能源發(fā)電量的占比，其次預(yù)測(cè)負(fù)荷電量，在此基礎(chǔ)上，采用時(shí)間序列仿真技術(shù)，對(duì)新能源消納能力進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)新能源消納能力進(jìn)行合理評(píng)估[3]。該方法能夠針對(duì)新能源接入條件下的新能源發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行有針對(duì)性的供電計(jì)劃。該方案適用于柔性電網(wǎng)。如果電網(wǎng)無(wú)法適應(yīng)新能源的接入，就必須對(duì)棄風(fēng)棄光進(jìn)行分析，然后根據(jù)新能源的實(shí)際情況，制訂相應(yīng)的計(jì)劃，以適應(yīng)新能源的要求。

在應(yīng)用上，必須依據(jù)不同的氣象資料，將研究區(qū)的地域分割成不同的地域，并構(gòu)建不同的地域分布模式。在此基礎(chǔ)上，首先，通過(guò)建立基于地理柵格的新能源調(diào)度模式，結(jié)合天氣信息，刻畫(huà)新能源開(kāi)發(fā)的時(shí)間序列特性，并結(jié)合地形、坡度等因素，對(duì)新能源建設(shè)方案進(jìn)行分析，最終得到地理柵格內(nèi)新能源電站的最大裝機(jī)規(guī)模。其次，將高空間尺度的氣象與地學(xué)信息相融合，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電資源的空間分布特性，構(gòu)建風(fēng)光發(fā)電與光伏發(fā)電時(shí)間序列圖。在此基礎(chǔ)上，綜合考慮地域柵格上的風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能的裝機(jī)數(shù)量，確定各地域單元內(nèi)的裝機(jī)數(shù)量，以及由于地形因素而導(dǎo)致的最大風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能光伏裝機(jī)。在已開(kāi)發(fā)的時(shí)序仿真線性規(guī)劃模型基礎(chǔ)上，研究新能源發(fā)電項(xiàng)目的最優(yōu)選址問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源項(xiàng)目的最大投入和最大限度發(fā)揮其對(duì)新能源發(fā)電計(jì)劃的約束效應(yīng)。

在此基礎(chǔ)上，結(jié)合新能源的空間分布特征，建立新能源的產(chǎn)能規(guī)劃與分布模式，通過(guò)對(duì)新能源出力比例的研究，明確風(fēng)光互補(bǔ)的風(fēng)光互補(bǔ)能力，保證新能源消納能力，為新能源消納提供科學(xué)依據(jù)[4]。通過(guò)本項(xiàng)目研究，為我國(guó)新能源開(kāi)發(fā)規(guī)劃及電網(wǎng)規(guī)劃等方面的研究奠定基礎(chǔ)。運(yùn)用所獲得的綜合調(diào)度成果，對(duì)該計(jì)劃實(shí)施期間的電網(wǎng)總體運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，有助于實(shí)現(xiàn)新能源開(kāi)發(fā)時(shí)期傳統(tǒng)電源的更好協(xié)同發(fā)展。

3電力系統(tǒng)新能源電源儲(chǔ)能配置方法

3.1根據(jù)阻尼振蕩和提高暫穩(wěn)定性的儲(chǔ)能配置

利用電力系統(tǒng)的穩(wěn)定器可以對(duì)電力系統(tǒng)局部振蕩起到抑制作用，如果振蕩模式非常復(fù)雜，那么不適合利用，同時(shí)由于互聯(lián)線路的存在，導(dǎo)致了電力系統(tǒng)中的電力波動(dòng)。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于能量存儲(chǔ)的新型電能存儲(chǔ)方式。要改善系統(tǒng)的穩(wěn)定度，在配置儲(chǔ)能裝置的時(shí)候，要向多級(jí)復(fù)雜系統(tǒng)中延伸配置范圍。在發(fā)展初期利用時(shí)域仿真法，可以對(duì)電網(wǎng)受到擾動(dòng)之后的不同參量變化情況進(jìn)行模擬分析，確定電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.2基于提高電壓穩(wěn)定性的儲(chǔ)能配置

風(fēng)能具有間歇性特征，很難精準(zhǔn)性地預(yù)測(cè)風(fēng)速，這就造成了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)供電不穩(wěn)定、持續(xù)不斷。分布式供電方式分散式地加入配電網(wǎng)絡(luò)中，給電力系統(tǒng)帶來(lái)了很大的困難。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)的功率很大的時(shí)候，其傳輸線上的無(wú)功損失就會(huì)增大，從而會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的穩(wěn)定和穩(wěn)定產(chǎn)生不利的作用[5]。當(dāng)前風(fēng)電場(chǎng)在對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償?shù)倪^(guò)程中利用靜止無(wú)功補(bǔ)償器的作用，可以進(jìn)一步穩(wěn)定并網(wǎng)點(diǎn)的電壓，但無(wú)法利用靜止無(wú)功補(bǔ)償方式對(duì)風(fēng)電場(chǎng)輸出功率進(jìn)行控制。通過(guò)儲(chǔ)能可以對(duì)電網(wǎng)有功功率和無(wú)功功率等需求給予協(xié)調(diào)控制，保障并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的可靠性，避免產(chǎn)生安全問(wèn)題。

3.3基于參與電網(wǎng)調(diào)頻的儲(chǔ)能配置

隨著新能源的大規(guī)模并網(wǎng)，常規(guī)單元的調(diào)節(jié)能力受到了制約，必須充分發(fā)揮其對(duì)電網(wǎng)的迅速響應(yīng)，BLvHmq7cigUSTrYOizWTSA==調(diào)節(jié)電網(wǎng)的頻率，以免造成機(jī)組部件的過(guò)度損耗，并對(duì)系統(tǒng)的后備容量進(jìn)行補(bǔ)償，從而保證總體的電力品質(zhì)。如果需要利用儲(chǔ)能對(duì)一次調(diào)頻機(jī)組動(dòng)作起到輔助作用，需要機(jī)組母線部位安裝儲(chǔ)能裝置，這樣有利于便利性地調(diào)整出力[6]。在收到工作命令后，要比較存儲(chǔ)單元的啟動(dòng)時(shí)刻與一次頻率單元的操作情況，以便進(jìn)行科學(xué)的調(diào)節(jié)以保證頻率調(diào)節(jié)的科學(xué)性。調(diào)節(jié)蓄能與AGC一起調(diào)節(jié)單元的頻率，并且根據(jù)特定比例向儲(chǔ)能裝置分配負(fù)荷，保障備用容量的充足性。

4結(jié)語(yǔ)

利用儲(chǔ)能裝置可以使系統(tǒng)運(yùn)行更具靈活性，近些年我國(guó)不斷提高大區(qū)電力系統(tǒng)的規(guī)模，為了避免出現(xiàn)新能源消納問(wèn)題，需要綜合分析區(qū)域電力系統(tǒng)新能源電源規(guī)劃及儲(chǔ)能配置方法，指導(dǎo)儲(chǔ)能應(yīng)用規(guī)劃工作。儲(chǔ)能技術(shù)性能比較好，結(jié)合實(shí)際情況利用不同的控制方案，有利于及時(shí)處理儲(chǔ)能應(yīng)用過(guò)程中的問(wèn)題，以滿足技術(shù)需求為前提，再對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能容量合理減少，這是儲(chǔ)能規(guī)劃的實(shí)施目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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