协同新能源发展的电网规划关键技术研究

协同新能源发展的电网规划关键技术研究

刘琳

（国网茌平县供电公司山东茌平252100）

摘要：新能源的开发和利用不仅是一个国家经济发展和人类文明的象征，也是一个国家先进技术的象征，文章以电网规划技术概述为出发点，对新能源并网的关键技术的相关概念进行了分析，最后根据实际情况对协同新能源发展的电网规划关键技术进行了研究。

关键词：协同新能源发展；电网规划；关键技术

1.前言

随着科学技术的不断进步与发展，电力系统的发展也日益突出。新能源的开发与利用成为电力系统发展的一个关键因素。新能源发电主要包括太阳能光伏发电、水力发电、风力发电、燃料电池等技术的开发和运用，本文对协同新能源发展的电网规划关键技术进行了讨论。

2.电网规划技术概述

在电网设计中往往会遇到很多的技术性问题，其中最为重要的是预测负荷、线损降低以及配置PMU等关键性问题。本文主要是对上述提到的三项关键技术做出大概的分析。电网设计规划的首要问题是进行预测负荷。电网是运营是否能够达到规划的收益主要取决于能否对负荷的进行准确有效的预测。准确的预测可以实现电网的经济安全目的，保障电网运行的安全性和稳定性，也能够使不同地区的电网依据不同的预测获得最为有效的运行经济效益。在结合不同地区的电网运行实际收益情况的仔细分析下，我们就可以得出具有一定地区适应性的电网预测负荷的方法。一般提出的新的电网规划的方法基本都是使用现有新负荷预测方法替换传统电网规划的办法，其中普遍使用的预测方法是组团预测负荷的方法，该方式在落实分层分区原则方面可以做到充分的好，满足实际预测的要求。

3.新能源并网的关键技术的相关概念

3.1新能源的优势及问题

新能源的提出和发展不仅仅解决了能源紧缺的相关问题，同时也解决了其他能源消耗高，污染高的问题。新能源的利用，有利于提高电力系统的可靠性和灵活性，在环境保护方面减少了碳化物的排放和其它高污染资源的使用。新能源发电还存在很多的问题，在电网的补充方面，新能源并网运行是积极的有效手段。太阳能和风能发电是一种新型的环保清洁能源，但是在实际的操作过程中也仍然存在很多的问题。例如，装机容量较小，发电稳定性较差，调频调压能力有限。

3.2新能源的并网发电概述

新能源的并网发电主要有以下几项技术：

首先，分布式新能源的发电技术。这种技术是指系能源和可再生资源为主的小型发电装置在负荷附近的发电方式。新能源在向电力用户提供供电服务就要把分布式发电技术和储能技术进行结合。新能源和可再生资源是水能、风能、太阳能、生物质能和地热能等等的总称。我国在新能源的研究方面，把风力发电和太阳能等的开发利用作为重点方向进行研究。

其次，风力发电技术的研究。风力发电是能量的一种转化，将风能转换为电能的一种实际操作。风力发电机组并网在工作的时候，发电机的输出频率和电网的频率要求一致。风力的发电主要有恒速恒频和变速恒频两大种类。恒速恒定是对风力发电机的失速调节；变速恒频是利用变频器对发电机的频率变化的电能进行转化的方法。变速恒频的优点是具有超强的能力捕捉风能，转速的范围也比较大，调节系统比较灵活，这种风力发电技术被多国采用。

太阳能光伏发电技术、燃料电池技术都是变速恒频风力发电机组的表现形式。太阳能光伏发电是利用半导体材料的光电效应把太阳能转化为电能。燃料电池技术把燃料和氧化剂的化学作用转化成电能的装置。它的优势是燃料多种多样、排气干净、噪声小。燃料电池发电在世界上被认为是一种最为环保和节能的发明之一。

3.3微网的概念和基本构成

微网是由分布式微源、负荷、储能装置和电能转换设备组成的小型的配电网络。能够对能量进行灵活的管理。微网中含有很多种能源形式，光电、风电都在其中。微网中的电力负荷有两种形式，分别是主要负荷和次要负荷。主要负荷是电能质量和可靠性要求比较高的一种负荷。而次要负荷主要是对电能质量和可靠性要求较低的一种负荷。在微网中，分布式电源可以直接向本地负荷供电，在供电需求满足用户时，余电还可以返回电网中。为了调整分布式电源在冷热方面的能量输出，可以通过能量管理进行调节，以此来满足用户的需要。

4.协同新能源发展的电网规划关键技术

4.1在规划电网过程中对负荷的预测

4.1.1使用较为普遍的负荷预测方法

因为负荷预测相当重要，方便准确的预测方式是现今研究人员致力寻找的，因此研究人员也针对预测理论展开了更加深入的研究，现今在工程中使用较为普遍的预测方式有如下几种：经典预测、智能预测和时间动态预测。其中找出一些简单变量之间存在的明显关系，再通过预测经验对负荷值做出准确的结论是经典预测的主要预测方式。弹性系数、负荷存在的密度等都是经典预测方式中应用较为普遍的预测方法；增长曲线预测以及利用回归分析进行预测是事件动态预测的主要方法；在智能预测对负荷进行预测的过程中不需要参数以及其余的经验和知识，更不用建立复杂的预测模型，这种预测方式在对非线性负荷的预测工作中应用的最为普遍。

4.1.2对该地的电网电荷预测过程中提出的新方法

在对当地的电网的数据和负荷增长情况进行仔细的分析之后，对当地电网负荷的预测选取了多种预测方法相结合进行预测，即为分组团预测，在新预测方案提出之前已经和当地的电力部门进行了详细的沟通。

为了能够使得负荷的预测能够尽可能的精确，并且保证负荷能够有合理的分配，对该地电网负荷预测采用了组团预测的方法，在预测的过程中充分考虑到了供电组团自身的经济情况，同时还结合了组团前用电的详细情况进行了分析，在规划各个区域的过程中充分考虑到了区域自身的经济能力和发展潜力，并结合当地实际情况科学的确定了年均增长率，继而各个区域的用电量以及负荷都能够得到准确的预测。

4.2降低线损的有效措施

技术降损和管理降损这两种降损方式是降低线损的主要方式，通过技术的改进使线损能够尽可能降低是技术降损的主要作用，技术降损在降损工作中一般都会将一些新型的设备和技术推广到系统中，使电网布局能够得到迅速的调整，使电网结构能够得到最大程度的优化，合理对电网进行规划、无功补偿以及降低小水电对变压器的影响是现今的降低线损的主要方式。

4.3PMU配置的优化

电动态监测中的核心便是PMU，PMU对电流采集的速率能够达到上百赫兹，测量点的功率只需要将这些数据进行简单的计算即可得出，同时还能够得出测点的相位以及测点的功角，同步电网数据在向主站发送数据的过程中能够达到几十帧每秒，若PMU在电网母线中都予以配置，系统运行的全过程都能够被观测到，不再像先前需要迭代计算才能够对系统进行观测。而现今PMU本身价格就相当昂贵，因此不可能在全网中普及，现今面临的重要问题是如何使用数量较少的PMU使电网能最优化。

为了能够使得电网最优化，便采用混合算法进行验证，验证配置的优化性，通过对计算结果的仔细分析，运用混方法之后，整个系统中只要能够保证22%的节点安装PMU便能够实现对所有支路电流的计算，并且能够保证计算精度的准确性。这种混合算法在将PMU配置在保证节省投资成本的前提下使系统最优化，电网中通信系统中的压力也能够得到良好的缓解。

5.结束语

虽然我国的新能源发电技术已经有了一些进步，但是不能停止研发的脚步，我国的能源使用还处于比较缺乏的阶段，大部分的可再生能源发电装置还存在不可预测性的问题，在发电的过程中对电网的稳定性和可靠性还需要进一步的完善。在今后的发展过程中，新能源发电应该纳入智能发电、配电的研究过程中，实现电网的高效能、高环保、高安全性。

参考文献：

[1]张华峰.智能电网规划设计关键技术问题研究[D].华中科技大学，2010（2）.

[2]孙伟卿.电网储能技术应用规划评估方法探析[J].中国电机工程学报，2013（7）.