论规模化新能源开发利用对电力系统安全的影响

论规模化新能源开发利用对电力系统安全的影响

任鹏郑继明宫文江

（国网辽宁省电力有限公司抚顺供电公司辽宁抚顺113000）

摘要：近年来，我国开发利用新能源的进程不断加快，新能源规模也在不断壮大。大规模的系能源开发，必然促使新能源电力系统逐渐形成。本文将基于新能源电力系统的特征展开讨论，探讨规模化系能源开发对于电力系统安全的影响，以期推动我国新能源电力系统稳步发展。

关键词：规模化；新能源开发；电力系统；安全

我国作为能源消费大国，近年来在新能源开发领域取得了辉煌的成就。新能源开发不仅是应对当前世界能源危机的有效措施，而且是抢占未来产业发展的先机。当前，我国的太阳能、风能利用均居于世界前列。随着新能源电力的开发利用规模日趋加大，电网中新能源电力所占比例也在不断提升。电力生产最显著的特征是生产与消费同步，难以大规模储存。系传统的发电模式，通过科学合理的调度满足发电、用电需求，电力系统具有较强的可调控性。风电、太阳能发电则具有显著的随机波动性，其发电能力与自然条件有很强的关系，所以当心能源电力规模化开发利用，并接入电网后，如何实现电力供需平衡，保证电网安全，成为新能源发电必须高度重视的问题。

一、新能源电力系统的特征

与传统地里系统相比，新能源电力系统由于其发电方式的不同，尤其典型的特征，主要体现在以下几个方面。

（一）随机性增强

传统电力系统中，电网中的随机因素主要表现为用电负荷的随机。而新能源电力系统中，随机性体现在供需双方。一方面用电负荷侧存在着随机性，另一方面风电、太阳能发电受制于自然条件存在着随机性。在新能源电力比例较低的情况下，电力系统调度科将发电侧的随机性视为需求侧的随机，通过合理调度来控制系统平衡。然而随着新能源电力比例的提升，为了保证电力系统的可靠性，发电侧的随机波动性无法通过需求测的随机性吸收，导致电网无法全部接纳具有较强随机性的新能源电力，甚至部分新能源电力被直接放弃[1]。

（二）可控性降低

以系统论的观点来看，电力系统是一个极为复杂的巨型系统，其中受控设备多、覆盖范围广、运行精度要求高、未知因素多。因此，传统电力系统建立了科学的电网分级制度、调度控制制度、发电单元控制机制等从而实现对电力系统的有效控制[2]。新能源电力其发电单元急剧增长，使得电力系统中的随机波动性更强，导致系统可控性降低。

（三）安全性降低

电力系统的安全性，对于社会经济很大影响，因此，保证电力系统安全性和可靠性至关重要。随着新能源开发规模的逐渐增大，对于电力系统的安全性也造成一定影响。新能源电力设备所处环境更加恶劣，并且分布环境更广，与电网得接入点十分分散，与传统发电设备相比其故障率更高，这也直接影响了电力系统得安全性。并且，新能源电力系统对于电子器件与网络信息系统的依赖性更高，也使得风险进一步加剧。

（四）智能化程度增加

新能源电力系统的智能化，主要体现在以下两个方面。第一，信息化技术得不断发展，使得社会各行各业都在向智能化方向发展，作为重要的能源支持力量，电力系统走向智能化也是行业发展的必然，通过网络化、数字化技术，不断提升电力生产效率和质量，建立起更高效、清洁的电力生产、供应和消费模式。第二，在新能源逐渐代替传统化石能源得过程中，离不开计算机技术、网络技术、数字技术和智能化技术的支持。

二、规模化开发利用新能源对电力系统安全的影响

对于电力系统来说，保持其安全性和可靠性是首要目标。当前，随着系能源开发利用规模逐渐加大，电力系统的系能源特征也日趋明显，这也让电力系统得安全性受到了较一定冲击，同时，也带来一些新技术应对电力系统的安全问题。

（一）新能源规模壮大导致电力系统建模分析方法需要变革

在新能源电力规模不断扩大，直流输电技术应用越来越广，使得电子电力装置在整个电力系统中的重要性越发凸显。电子电力装置有着更加明显得快速响应特性，这对传统电力系统中的建模方式形成较大冲击。传统的中长期动态仿真分析，逐渐无法满足现代电力系统得需要，因此如何建立全面覆盖源、网、荷的系统过程仿真成为当前的重要课题。而且，传统的电力系统分析方法，在面对新能源电力的各种新特征时，如有全面反映，尤其是一确定性分析为主的传统分析方法如何对新能源电力系统的随机做出表征，更是电力系统领域广泛关注的问题。

（二）新能源规模壮大导致电力系统控制方式变革

在直流输电大规模应用的推动下，大电网耦合性更加紧密，也使得电力系统得整体性特征越来越显著。集中运行控制模式尽管在很大程度上依然发挥着重要作用，然而，新能源电力比重上升，再加上智能电网得迅猛发展，导致未来电网的控制对象将会呈几何时增加，集中控制模式将会受到严峻的挑战。当前，国内王学术界正在探讨一种新型的协同——分布模式，期望在集中控制于分布控制中找到合理的平衡点，从而让集中优化与分布决策的优势均能够得到体现，实现对电力系统得最优控制。

（三）新能源规模壮大导致电力系统系统性风险加大

随着特高压直流输电规模的产生和应用范围扩大，使得在交流系统中十分普遍的单相短路故障，也会导致多回路直流换相失败，从而让电网出现送电端、受电端功率不平衡，进而引发严重事故。当前，对于含多直流馈入的受端电网，如何消除直流线路相互影响，保证受端电压稳定，正成为决定电网稳定性的关键问题。所以，需要建立一种可协调直流、交流、不同电源与负荷控制的系统性保护措施。

（四）能源系统与信息技术深入结合将成为电力系统安全保障的重要措施

在新能源电力系统得冲击下，现代电力系统具有更加复杂多变的动态特征，所以传统的依赖电网元件建模的分析方法逐渐受到更多约束。同时，在信息技术支持下，电网的众多数据采集系统，能够提供大量实时数据，并且随着信息化建设得持续推进，能够获得更多的有效数据。于是，基于数据分析的技术得重要性将更加凸显。当然，二者之间不是相互取代的关系，而是互补关系，以模型分析为基础，通过信息化技术得支持，从而更加精准的捕捉到电力系统得规律，从而为提供更具安全性、可靠性的电力系统。

三、小结

综上所述，规模化新能源开发利用，必然促使新能源电力系统的出现，对传统电力系统得安全性造成一定影响。为了保障电力系统得安全性，应当充分利用新能源得特征，变革传统电网的分析方式、控制方式，充分利用现代信息化技术，从而为电力系统提供更强的安全保证。

参考文献

[1]刘吉臻.大规模新能源电力安全高效利用基础问题[J].中国电机工程学报，2013，33（16）：1-8+25.

[2]舒印彪，汤涌，孙华东.电力系统安全稳定标准研究[J].中国电机工程学报，2013，33（25）：1-9.