提高新能源消纳能力的电力系统调度分析

提高新能源消纳能力的电力系统调度分析

钟鸣

（国网通辽供电公司电力调度控制中心内蒙古通辽028000）

摘要：新能源，重点在"新"，这不仅指其出现的时间短，更是指其产生的效应有别于传统能源。因而，这种能源一经发掘，就被广泛的投入生产。但是，因为种种原因，这种能源在实际生产中却没有发挥其应有的效力，究其根本，还是消纳过程中出现了问题。本文旨在从各电力出发，探索其研究现状，并对各系统的消纳成本进行规划和控制。

关键词：新能源；消纳能力；电力系统调度

当前，我国的主要发电方式是火力发电，火力发电会消耗大量的煤，给环境造成污染，同时也造成了化石能源短缺的问题。随着能源和环境政策的转变，电力企业的生产与电能使用的格局也发生了根本性的变革，新能源发电也逐渐由电力系统的补充能源角色向替代能源角色转变。新能源具有清洁度高、可再生的特点，但是，其在使用的过程中实际的接收能源和能源的转换之间存在着差异，造成成本的浪费，而且降低了整个转换过程的可靠性与安全性。因此，需要对转换过程各电力系统的能源分配进行研究，从而提升新能源消纳能力。

一、研究现状

1.1风电型系统

在整个电力调度的过程中，风和火是重要的动力来源。然而，利用火力会造成高污染，这就违背了发展的持续性和清洁性的相关原则。在风电产生之后，极大地改善了环境协调的情况。风能产生于自然，依托于自然强大的创造能力，所以就具有“无尽”的特性。与此同时，这种能源没有实体化形态，电力转换时不会出现污染现象，这样不仅保证了能源消纳过程的环保性，而且也保证了消纳结果的高收益性。然而，要利用来自于大自然的能源，也就意味着该种能源的产生时间和产生质量会受制于自然，具体就表现在风能利用时间的不稳定性，利用效率也不稳定。

1.2太阳能、风能的发电

能源使用不再依托于某一个单一能源，而是将所有可用能源进行了配对重组，形成两两互补的形式。这种模式旨在强化发电的效率，实现资源之间的互补与优化，以风和光为例，使用风能存在不稳定性，而光具有一定的稳定性和持续性，这就很好地弥补了风能使用的缺陷。然而，虽然稳定性的问题得以解决，却出现了电力供应不足的现象。同时，风、电、水等的结合虽然会产生稳定性强、流量充足的电力，但这种大流量却也对系统造成了较大的冲击力，使得系统超负荷运转，造成了系统原本消纳能力得不到充分发挥的结果。

二、电网新能源消纳

由于发电厂（火电、水电、核电、风电等）发电后都会经过电网进行传输，不能对电能方便地进行储存，若当时不用掉就会造成资源的浪费，因此这就需要将剩余的电能经过电能调度输送到有电能需求的负荷点，这个过程就称为能源的消纳。电网、负荷、电源是影响新能源消纳的关键因素，要提升新能源的消纳能力可以从电力系统调度入手进行分析和研究。

三、风电系统调度模型

在风电系统中，能源的消纳范围往往是根据需要而变化的，对于某一特定的阶段来说，风力转换为电能的最大值一般具有固定性的特点。也就是说，在这一阶段消纳的上限只适用于本阶段，不需要对其进行阶段延用，否则数据会出现错误，影响整个的转化效率。因此，对风电系统进行阶段化的负荷检测十分必要。对于该系统的负荷检测，需要清楚系统的状态、能量消纳和接收等数据，保证数据不变的前提下，对负荷容量进行计算和推测，从而设计出最佳的方案。其计算公式如下所示：其中：Pg（t）代表第g台电机在时间段t内的出力；Cg（Pg（t））代表时间段t内电机组g发电的成本。

设定公式是以各数据趋于完美情况为基础的，所以这种公式所得出的最终成本数据无限接近于零。这显然与经济投资现状不符。所以实际中进行计算的时候，还要考虑机组问题，确定机组出力情况，并且根据该项数值来进行范围界定，以尽量保证该范围处于可控范围以内。此外，还应该预测风电转换的能量和时间，以确定其消纳的大致范围，与最终的实际消纳进行对比，以保证两者之间的差距不会太大，从而实现高效化地控制成本。此外，本系统的工作还应具有安全保证相关的工作，这就要求在进行实际操作的时候，控制人员要控制好风电转化的容量以及速度，保证两者之间始终处于平衡状态。与此同时，相关人员还要监督能源的接收和转换过程，进而保证传输的稳定性。

四、太阳能蓄热机组的调度

太阳能受到时间和空间的限制，其存在的时间有限，想要将其转换为电能，需要对其进行储存。在太阳能发电中，需要考虑的内容主要包括：蓄热机组当前的运转能力以及其不断上升的效率。这两者之间的关系不是相互孤立的，而是呈一种比例变化的趋势。所以，为了节省系统的调度经济成本，需要对这种函数关系进行深入探讨。蓄热机组，是一种存储机器运转热量的模式，要想改善机组运转的温度，需要调节机组中的冷却装置，保证机组安全、可靠运转，进而有效控制成本。一般，消纳能力的上限与机组运转能量之间相互影响，且影响力大多呈直线上升或下降的趋势。假设这种趋势的最小值和最大值分别为△g-（Pg）、△g+（Pg）。这种趋势如果和机组的其它数据形成联系，比如：爬坡率、煤耗量等，就会形成机组成本计算的函数公式：

该式中只要清楚其中的各项数据值，就能够计算出该系统所需要的经济成本，还能够分析出成本损耗的最大环节。明白问题的产生点后，就可以对其进行数据推测，明确可以减少成本的地方，从而使公式的最终结果为最小值，进而保证能源消纳的有效性。

五、太阳能、风能的快速调节机组调度

为了保证电力转换的稳定性，需要进行能量分配，使得电力转换容量的时刻、季节间大体相同，这就需要借助快速调节机组。在这种模式中，所有工作都是以上述机组研究为基础展开的，并将机组的蓄热持久性作为主要研究对象。与上述模式不同，该种模式一改经济成本各因素之间的线性关系，转而形成一种无规律的、非线性的关系。所以为了便于我们的数据计算和成本规划，对公式的设计则最好以不等式为基础。在上一阶段的研究中，公式设计并没有考虑机组的“余热”时间，这是对成本的一大损耗。所以在此研究中，可以适时减少热能的投资，将机器“余热”作为能源的一部分，减少成本。因为公式计算中含有某些变量因素，使得公式结果存在变动性，这就造成了成本各组成部分之间关系的无规律性，加大了对成本的预测、规划和控制。所以在计算过程中就要使用一个数据包容性足够大的正数，对这些关系进行限制、约束，在外力的借助下，实现“非”与“线”的有机转换。在约束设计结束之后，还可以改变公式中的某些变量，检测线性关系是否始终适用。

结束语

综上所述，要想提高电网的新能源消纳水平，需要对电力系统的调度进行分析和探究，从而进一步提升新能源的消纳效率。在对电力系统进行调度的过程中，需要对各电力系统进行理论推理和演算，进而指导成本的规划，从而减轻能源开发的成本负担。在电力系统调度的过程中，对新能源的消耗成本进行分析和合理的规划，能够最大程度的提高电网新能源的消纳水平。

参考文献：

[1]陈家利.提高新能源消纳能力的电力系统调度研究[J].通讯世界，2017（23）：223-224.

[2]许汉平，李姚旺，苗世洪，罗纯坚，徐秋实.考虑可再生能源消纳效益的电力系统“源―荷―储”协调互动优化调度策略[J].电力系统保护与控制，2017，45（17）：18-25.

[3]赵延超.电力系统调度运行存在的问题与解决方法探讨[J].硅谷，2015（3）：281~282.

[4]安朝，付莉婷，杨扬，等.浅谈电力系统调度运行的危险点及控制措施[J].水电与抽水蓄能，2015（16）：87~88.