提高新能源消纳能力的电力系统调度研究

提高新能源消纳能力的电力系统调度研究

王静 黄元生 姜雨晴

华北电力大学（保定） ,河北 保定 071000

摘要：现阶段，新能源已经成功掀起一股改革风暴，这种清洁度高、储备巨大的能源，不仅受到了各级政府的欢迎，更是赢得了社会民众的青睐。但是，这种能源在使用过程中却存在着一个巨大的漏洞，即实际接收能源与能源转换之间存在数据差异，这也就是说，有一部分能源在转换过程中“跑”了，不仅造成了成本的浪费，还降低了整个转换过程的安全性和可靠性。因此，对转换过程的各电力系统进行能源分配，实属能源发展的现实需求。

关键词：新能源消纳能力；电力系统调度；措施研究

1 电能代替技术的必要性

在经济规模快速扩增的宏观背景下，劳动力素质提升与人口红利为经济扩张提供了充足的内在驱动力。在肯定成就的同时，要正视发展中暴露的不足，其中高消耗发展模式就是非常突出的一个问题。粗放式的增长不仅带来了严重的环境问题，还导致了资源的过度消耗。在发展初期，过于重视经济发展情况，忽视了环境的重要性，导致了严重的资源浪费以及污染。在发展到一定阶段之后，又要投入大量资金与精力治理环境。电能替代技术的出现让经济增长与环境保护工作找到了一个适宜的平衡点，新能源消纳电能替代技术能在保证电能正常供应的基础上，尽可能降低化石能源的使用量，具有广泛的应用前景。

2 提高新能源消纳能力的电力系统调度

2.1 太阳能、风能的快速调节机组调度

因为时间和空间的限制，使得太阳能和风能的产生具有间断性和时限性特点，这就间接决定了其在不同季节、不同地点产生的能量具有不均特点。因而，为了保证电力转换的稳定性，企业需要对其进行能量分配，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。因而，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。

pi，t≥simx＋hi，t·cb pit≤siex－hi，t·cv ≤

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。因而，在此阶段研究中，我们可以适时减少热能的投资，将机器“余热”作为能源的一部分，减少成本浪费。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，加大了我们对成本的预测、规划和控制。因而，我们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，我们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。

2.2 技术方面

(1)针对我国新能源储能波动性较大，在负荷网络协调下也无法做到负荷平衡，所以需要通过和能量储备系统协调调度。传统的储能模式具有较多问题，新能源储能选择储热方式是新选择，在储热模式下，熔融盐光能塔式发电技术能有效控制输出功率和降低新能源网络波动。(2)需要增强用电高峰期电源管理模式，改进机组散热能力，以此提升系统综合性能。《热电联产管理方法》中强调，严禁常规火电改造，尽可能使用热电机组装备、储能装备和冷凝机组等装备，以此增强机组散热能力，落实电厂在用电峰谷期的调度机制。(3)整合政府颁布有关政策措施，帮助新能源消纳。针对能量生产阶段建立阶梯价格模式，联系具体情况，电厂共同参与制定用电价格。针对能量输送环节，联系其他省市制定跨省新能源消纳体制。针对能量使用环节，设立有关政策。针对全面运行环节，健全市场规则，强化人才激励考核制度，提高行业发展积极性，以此提升市场活力。

2.3 市场方面

化解新能源消纳问题的根本方式是市场与计划并重。一则，在将来很长的一段时间内，我国都将可能处于市场和计划并存的电力市场过渡阶段，计划依然是解决新能源消纳问题的主要方式；二则，以省为实体的管理模式可能会在较长一段时间内使省与省之间存在壁垒现象，尤其是在用电负荷上涨趋势缓慢的情况下，更加凸显了这种矛盾，从而影响到市场化机制作用的发挥。因此有必要坚持计划与市场并重措施，强化计划指导作用，充分发挥市场资源优化配置作用，推进新能源消纳。

2.4 政策方面

健全相应的政策措施，推进新能源消纳。在发电阶段创建可再生能源灵活电价体制，颁布自备电厂和电网调峰方面的价格调节措施；在输电环节创建新能源跨省跨区消纳与交易制度；在用电环节出台可中断负荷和电供热等相关激励举措；在运行环节健全和推广调峰辅助服务市场规则，提升考核补充力度。化解新能源消纳的制度保障措施是健全有关政策。《可再生能源法》出台以来，政府就一直没有颁布国家层面的新能源跨省跨区消纳、调峰、补偿、灵活电价以及可中断负荷等方面的政策，因此有必要尽快健全和落实有关政策和体制。

3 新能源调度案例分析

例如：调度模式的具体实施过程为：短期负荷、新能源区间预测→调度计划制定→运行域计算→超短期负荷、新能源区间预测→调度计划修正→运行域修正(边界)→实时AGC控制→输出调度指令。所涉及的主要计算模块如下。

(1)新能源特性分析/概率预测。基于新能源特性分析的预测，预测新能源出力，预测给定置信度下的新能源出力区间。

(2)调度计划制定。调度计划制定的模型与方法已有不少研究报道。式(1)为一种基于新能源出力场景的调度计划制定模型。该模型采用离散的场景代表新能源电力的随机特性，所得的调度计划可以满足所有场景的变化。模型中，不含难以处理的概率性约束，计算简单、实用。

min{(,,,)}s.t.(,,,)0(,,,)0,,,1,2,,sssefssuxpuppxhuppxguppxupx

式中；u表示机组的启停计划向量；PG表常规机组的出力向量，包括参与调频机组和非调频机组；WsP表示新能源出力的场景向量；x表示包括系统网络节点有功、无功、电压幅值和相位在内的变量所组成的向量；h为系统功率平衡等式约束向量；g为包含旋转备用、支路潮流限制在内的不等式约束向量；f为系统运行成本函数；E为均值函数；u、GP、x分别为变量u、PG、x的可行域。模型中，f、h、g、E、u、GP、x的具体表达式中均有详细描述。计算过程中，首先根据预测得到的风电功率区间，的场景生成方法，生成代表新能源电力特性的S个场景；然后，将所生成的场景代入式(1)进行计算，得到的u，PG则为能应对所有代表场景的的计划。

4 结语

在今天，新能源风暴已经形成，人们对这种天然健康的能源始终怀有一种高兴致态度，这就更加促进了自然能源的发展和应用。但是，在实际应用这种能源的过程中，设备对能源的接收值与最终转换的电力值之间存在出入，达不到预计的消纳效果，加重了能源开发的成本负担。所以，对消纳过程中各电力系统进行理论演算、推理，进而指导成本规划，就显得十分必要。

参考文献:

[1]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.

[2]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.

[3]孙斌.探析电力系统调度自动化技术的应用和发展[J].电子世界，2016（1）：115~116.

[4]张津，卢锦玲，周松浩.不同电力系统调度模式的风电消纳能力分析[J].电力科学与工程，2016，32（9）：13~18.