基于电网规划的风光发电协调发展分析

基于电网规划的风光发电协调发展分析

孙子敏1李肇敏2

（1.国网山西省电力公司神池县供电公司忻州036100）

（2.国网山西省电力公司偏关县供电公司忻州036400）

摘要：随着我国对环保的要求越来越高，火力发电在我国能源领域内的比重已经逐年降低。在此背景下，基于风力发电、光伏发电等环保技术在全国范围内得到了有效的推行。然而，无论是风力发电还是光伏发电其对于环境的要求相对较高，且存在一定的不确定与不可预测性。此种情况将上述两种方式的电源接入到电网体系中去，势必会对传统的电网运行造成一定的冲击。这无疑带来了电网规划过程中新的难度。为此，本文以风光发电为背景，以协调发展为目标，探究此种模式下的电网规划内容。希望能够为后续的实际工作提供必要的指导。

关键词：电网规划；风力发电；光伏发电；协调发展

现阶段，我国的电力能源结构以煤炭为核心的火电占比较重。而此种模式在不断的技术升级与治理过程中虽然能够实现达标排放，甚至是超低排放。然而在总量的影响下，依旧会对环境造成一定的污染。此种现象已经得到了社会各界的广泛重视。人们希望通过对可再生的清洁能源利用率的增加来替换煤炭在电力能源中的结构性问题。然而，在实践过程中我们发现，清洁能源的利用往往受到环境的影响较为显著。如风力的大小、天气的阴晴等。这就使得基于对太阳能以及风能利用的发电机组的发电特征存在显著的不可预测与不稳定状态。这对总体的电网负载调度而言是一个极为棘手的问题。基于上述观点，我们需要尽可能的在电网规划过程中形成良好的依托体系，从而为电网及其内的风光发电提供协调发展的基本条件。

一、风力/光伏发电特征及其对电网的冲击

风力发电与光伏发电均是对可再生清洁能源的利用，通过能量转化的方式实现电能的生产。在风力发电体系中，其对于风能与风力存在一个最小的阙值。当外部条件无法满足风力发电的最低要求时，发电机组则无法正常运转或者发电质量无法得到有效的保障。基于上述因素，风力发电在宏观的全年发电量中无法得到有效保障，在微观的发电瞬时功率方面也不可预测，进而呈现出季节性、气候性、随机性等不均衡态势；在光伏发电体系中也同样存在此方面问题。虽然其通过日出/日落等规律的探寻能够保障其时间轴上的遵循，但是对于天气的预警依旧无法获得有效的控制体系。

基于上述的特征分析我们可以发现，风光发电的不遵从性、不可预见性为对电网造成一定的冲击。此种冲击主要表现为如下四个方面：一是负载冲击。当恶劣天气出现时，风光发电机组由于无法正常运转而产生脱网行为。而电网的需求负载没有变化（实践经验证明还会出现一定的增长），而此种条件下所产生的负载差额势必会由电网内的其他稳定发电机组进行比例承担，从而对其总体运行的稳定性造成影响；二是谐波冲击。无论是脱网还是重新接入均会由于发电质量等问题而产生大量的谐波，此种谐波虽然经过治理后并入电网但是依旧会存在一定的影响，从而降低供电质量；三是输配电网负担。与风电相比，我国光伏发电更是呈现出显著的分散特征，地域分布广、规模较小等特性决定了其在并入电网的过程中需要更为庞大的输配电系统来予以实现，客观上增加了建设成本；四是形成了一定比例的能源消耗。在传统的电网能源输送环节中，由于集约化电能生产会形成更高的能源利用效率。而通过风力与光伏的分散性生产则会在一定程度上降低能源的利用效率。与此同时，其对于火力的替代也会使得火力发电机组负载不足，从而影响总体的能源应用结构，在宏观中浪费的资源。

二、风光发电并网下对电网规划协调能力的影响

通过上文的分析我们对风光发电的特征及其对于电网的影响进行了系统总结。然而，从电网规划以及协调发展的角度来看，我们需要在规划的过程中对上述影响进行充分的考量，并进行相关的策略体系建设。就实践经验而言，我们可以从如下三个方面来规避风光发电并网对电网规划协调能力所造成的影响：

2.1对电源结构规划的影响

电源规划是为了确定合理的装机规模和开机方式，保证电力供应的充裕度和供电可靠性。电源规划的协调性是指电网内各种类型电源按一定比例协调发展，统筹考虑电源结构优化、合理装机规模、系统调峰需求等问题。含大规模风电和光伏的电网，抛开网架结构和输电能力的限制因素，电源结构是否合理直接决定了新能源的消纳能力。协调性电源规划应该能够适应新能源电源的消纳，在满足电网安全可靠性和经济性的条件下，尽可能降低其它电源出力，为新能源提供更多的备用容量和调峰容量。

2.2对输电网利用效率的影响

在风光发电模式下输电网的利用效率会相对较低。除了上文在影响层面中提及的总体提升输配电网络的建设成本之外。部分环境条件下还会形成大量输电网络的闲置。如夜间的光伏发电站接入输电网等。此种模式使得电网的规划与建设不得不纳入沉余成本的评价指标，并予以控制。

2.3对源网协调性的影响

电网规划与电源规划紧密相连，电网规划应适应电源的中长期发展，电源规划不能超出电网的承载能力，所谓“源网协调性”可理解为电网对电源发展的适应程度。在引入了风光发电协调理念下，我们需要在电网规划的过程中解决如下问题：

第一，电源超前电网规划局面突出，新能源行业存在争抢资源和无序建设的现象。为减少盲目投资，电网企业在积极服务新能源并网的同时，也有义务对于电网可能会存在的运行风险予以告知。在此种模式下势必会使得电网融资存在不可协调的困难。

第二，在规划的过程中会存在相互脱节的矛盾。在电源规划方面无论是国家还是社会均对于清洁能源的应用具有支撑性政策与预期。而从电网规划的角度来看，其更希望形成稳定的集约化发电机构。二者之间的相互矛盾需要通过电网规划来划定比例以及分层级、分区域的供电计划予以解决。

三、风光发电协调下电网规划要点与建议

从上文的分析中我们不难看出，在应用风力以及光伏作为清洁能源实现发电的过程中电网规划内容以及评价重点也势必会随之进行转移。此种转移是形成后续协调发展战略下电网规划合规性的根本来源。风电和光伏的不规律发展使得电网内部电源规划的不确定性，跨区域消纳使得省际电网联络和功率交换等外部条件复杂，电网面临着大量前所未有的不确定性，需要转变规划思路，适应当前电网发展协调性的需要。而在笔者的实践经验中，我们认为至少从如下四个方面来进行构建才能够完成此领域的规划转型。

第一，电源规划与电网规划中长期发展思路保持一致，变被动调整规划为主动适应性规划，电网总体规划需要为近期和远期新能源的发展创造足够的发展空间。

第二，电源结构需要考虑常规电源与新能源的发展比例，合理安排调峰电源的选址和装机容量。

第三，系统落点需要兼顾新能源的汇集，变电和输电容量需要为新能源发展预留空间，出线规模充分考虑新能源接入问题，允许突破典型设计规模。

第四，电网规划应与政府规划有效衔接，及时将电网规划纳入经济社会发展规划，对新能源产业和工业布局规划提出合理的建议，实现电网规划工作的闭环管理。

四、总结

本文以协调发展为根本木雕，对风光发电背景下可能遇到的电网冲击以及电网规划困难进行了系统总结。希望通过本文的研究能够为今后的相关工作提供必要思路。

参考文献：

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