考虑大规模新能源接入的电力系统规划研究及应用

考虑大规模新能源接入的电力系统规划研究及应用

宗晓 张然然 肖红芳

国网德州供电公司

摘要：在我国能源改革过程中，大力发展新能源是实现能源结构转变的关键所在，具有较强的战略意义。而对于我国来说，我国新能源总量巨大、分布相对集中，因此可采用规模化开发、集中并网的开发模式进行运营。对此，围绕现阶段大规模新能源开发所存在的利用率较低及消纳问题进行分析，研究新能源接入电力系统的具体规划策略，进而指出大规模新能源开发应用的关键要点，并最终促进我国能源开发事业的创新持续发展。

关键词：大规模新能源；电力系统；接入开发；规划研究；应用要点

引言：在全球经济一体化进程深入推进背景下，市场经济逐渐呈现出多元化发展趋势，新能源行业逐渐得到了整个经济领域的重视和关注，其中，受制于能源短缺与环境污染问题的双重影响，我国已经针对能源领域制定了一系列的政策规定，这使得新能源开发获得了较大的发展机遇。然而，从目前来看，虽然基于《新能源和可再生能源发展纲要》等政策的指导我国新能源开发工作已经取得了较为不错的成果，但包括技术、管理在内多重因素的影响仍是制约大规模新能源接入电力系统的主要原因所在。因此，通过研究大规模新能源接入电力系统的可行性，探索新能源电力系统规划的总体框架，符合现阶段新能源开发行业的发展需求，具有较为深远的行业价值。

1.新能源消纳能力的主要影响因素

1.1不同类型电源的出力特性

通常来说，新能源的消纳能力由两方面决定，其一为负荷侧，其二为电源侧，而由于负荷侧需求无法通过人为控制手段管理其曲线，因此需于电源侧层面就新能源消纳能力进行控制。在此基础上，通过研究不同电源的出力特性，在保证新能源系统安全可靠运行的基础上就电源规划模式进行进一步完善，进而提高新能源的消纳能力。首先，围绕常规电源，低负荷运行方式调峰是其主要调峰方式，而基于不同的机组容量，其通常在20%~50%的调峰深度之间发生变化，同时，根据实际调查不难发现，天气温度往往会对电源的峰值造成影响；其次，围绕新能源，目前应用较为广泛的储能系统一般可包括电池储能系统、飞轮储能系统、超级电容器储能系统以及抽水蓄能电站，以电池储能系统为例，其采用风储、光储等多种方式联合的机制来保障储能系统运行稳定性，且能够在基于风电和光伏预测进行储能控制计划构建的过程中将新能源的功率预测误差控制于15%以内，进而保证出力曲线与功率预测曲线的匹配度。

1.2负荷特性与电源出力特性的差异分析

目前，我国在常规电源领域针对负荷特性与出力特性的差异对比研究已经相对完善，但对于新能源来说仍处于起步阶段，因此，围绕新能源，就其负荷特性与出力特性的匹配性进行研究，是新能源接入电网系统的关键前提。其中，通过调查某省的负荷特性曲线，发现在光伏接入系统后，电网的调峰控制段应从以往的夜间转变为正午。同时，负荷曲线的两个高峰分别位于白天和夜间，且晚高峰负荷最大，而在考虑负荷与旋转备用的基础上，该省的最大调峰需求达到2500MW，与电源的出力特性保持一致，这说明新能源的负荷特性和出力特性具有一定互通性，满足新能源接入电网系统的基本要求。

1.3电源结构的发展趋势

在我国社会经济发展过程中，新能源的提出已经使得常规电源发展模式发生了较大变化，其中，包括资源储量、出力随机性、场站规模、机组类型在内的多项常规电源要素均会受到新能源影响，而伴随着新能源的逐渐发展与推广，电源的整体出力情况将具有较为明显的随机性，因此对于机组调峰的要求越来越高。此外，在新能源发展背景下，不同常规电源与新能源调峰能力的适配性有所不同，因此均会呈现出不同的发展趋势。其中，在新能源富集地区，其自身电网的消纳能力并不能适应新能源的装机规模，因此借助高压直流将新能源输送至东部负荷地区，是新能源发展的重要体现。

2 风光储发电容量优化配置

围绕风光储联合发电系统，其建立在对于风、光资源的开发利用基础之上，是一种集风能与光能储存和释放为一体的电力供应模式，其中，该系统能够缓解风电、光伏发电所存在的间歇性和波动性问题，能够确保电力系统的平衡稳定运行，并降低新能源应用对于电网的不利影响。

一方面，围绕储能容量配置方法，应适当就储能容量的选取条件进行放宽，在目的在于通过兼顾经济性和高效性原则来确保储能容量配置的协调统一；另一方面，应按照图一就风光储容量进行优化配置，在综合考量不同风光配比下风光综合输出功率及最优储能装置容量的基础上构建科学的风光储配置体系，最终满足新能源的适配要求。

图一：风光储容量优化配置流程

结束语：综上所述，围绕新能源消纳问题进行研究，以风光储联合发电系统为例进行了新能源开发利用规划设计，其中，考虑到在我国电力体制改革发展过程中电力市场将逐渐呈现出多元化发展态势，因此基于不同电网的消纳能力就新能源系统进行规划，是确保新能源开发利用效果的关键所在。

参考文献：

[1]李晖. 考虑大规模新能源接入的电力系统规划研究及应用[D].华北电力大学(北京),2017.

[2]董琪. 大规模新能源接入宁夏电网的无功规划研究[D].华北电力大学(北京),2016.

[3]富晓鹏. 面向大规模新能源接入的电力系统暂态多时间尺度指数积分方法[D].天津大学,2016.

[4]豆书亮. 宁波地区新能源接入电网方式的研究及探讨[D].华北电力大学,2014.