基于多能源输入的电网协调规划设计

基于多能源输入的电网协调规划设计

房贤辉

（

广东电网有限责任公司梅州供电局，广东 梅州 514021）

摘要：电网建设中应根据能源结构、潮流稳定等指标做好协调规划，保证多能源输入后系统的安全性、可靠性和经济性。本文从多能源输入造成的电压不稳、负荷失衡问题出发，分析电网协调规划的重要性。在能源互联网、并网评估、输入技术等基础上全面提升电网性能，形成科学的电网协调规划方案，从根本上推动多能源输入背景下电网建设及发展进程。

关键词：电网；多能源输入；问题；规划

近年来我国加大了新能源的研发和运用，尤其是风能、太阳能、化学能等，开始大规模输入电网中，形成了新型输配电模式，在一定程度上缓解了能源危机。为保障多能源输入后电网的有序建设和稳定运行，应从能源结构、电网潮流、负荷调控等出发，做好协调规划，形成合理的思路及方案，实现电网安全效益和经济效益的最大化，

1 多能源输入对电网的影响

20世纪末我国主要以煤炭发电为主，缺乏科学规划，模式粗放、效益低下。进入21世纪以来，我国电网开始对传统能源结构进行调整，形成了以风能、热能、核能等多种能源发电模式，这种多能源输入给电网规划带来了巨大挑战。

如风能、热能等出力特性与常规机组存在较大的差异，具有一定的间接性，应用时往往存在不同程度的间断，导致电网不同程度波动。传统电网中大规模接入新型能源后，很容易对电网产生冲击，严重时会引发电网事故，见表1。

表1 多种能源输入对传统电网的影响

2 多能源输入的电网协调规划思路

多能源输入下电网规划应从电能需求、能源结构、能源分布、电网特性等情况出发，形成针对性规划方案，其总体思路如下。

图1电网协调规划的总体思路

1. 基础分析。从电网状态、区域用电等数据出发，预测未来用电量需求，确定用电负荷特性（包括峰值、结构、分布等），全面把握区域用电情况；评估电网新型能源的分布规律、开发前景，确定新型能源输入的可行性等。

（2）结构特性。依照能源结构确定电网负荷分布情况，依照不同能源输入类型合理调峰；确定电网架构现状，针对多能源输入中有功功率和无功功率的潮流变化，优化电网并网方式，设计消纳路径，形成安全、稳定、强壮的配网架构。

（3）规划设计。多能源输入的电网协调规划时主要依照综合评价结果（包括电网性能量化评价、可持续效果评价等）确定能源接入及电网运行模式，形成系统化、全面化规划方案。

3 多能源输入的电网协调规划方案

3.1 规划方案

从安全性和经济性指标出发，多能源输入后电网结构需进行明显调整。一般电网规划方案应根据多能源供应情况、传输能力等方面对通道容量、大规模接入、消纳路径等设计，以保障多能源输入后电网能够处于协调、稳定状态。

1. 容量规划。多能源输入过程中应从能源分布出发做好电源选址。由于风能、热能等大多分布于较为偏远或条件恶劣区域，供能系统往往与负荷系统距离较远，需大面积远程输送，这就要充分做好电网容量的规划。如确定各能源出力占比、电量裕度及冗余、远程输电效益、输电稳定性等，尽量提升新型能源出力比例，在上述基础上合理调整输电容量值，保证调峰容量与备用容量符合区域电网长远发展。

2. 系统调峰。电网协调规划过程中应根据能源结构差异做好调峰设计，如通过调峰电源和多能源输入叠加，保证电网出力稳定，从而避免电压失衡问题。一般电网能源协调时可以将火电作为基荷，热电作为腰荷，抽水蓄能水电作为短时峰荷，通过调峰使能源不同层次出力，全面提升电网的经济效益。与此同时，调峰过程中还需要计算微盈利值，按照弃风率不大于盈亏平衡点的原则进行多能源出力调整，使电网接纳能力最大化。

3. 损耗优化。系统调峰后电网多能源出力合理，但电网中仍会存在不同程度的网络损耗。在多能源输入后应根据电网规划模型、网络损耗情况等合理进行多能源输入下的情景分析，全面把握能源间歇性出力造成的负荷波动、电网损耗等，开展相应动态调整。如根据能源网格开展层次分析（AHP），确定多能源下的网格时序，开展面向目标网架的动态优化设计。

（4）能源消纳。多能源输入下电网规划时应做好能源消纳设计，确保消纳比例合理、系统最优格局运行且满足新型能源消纳需求。因此，必须根据不同能源结构和电网结构确定网架结构下的最大输电容量，在容量方案基础上评估电网的消纳能力，判断其是否能够达到小时数消纳要求及最优成本运行需求，如满足多能源消纳需求且为最低输电电容方案，则可按照该消纳方案进行电网规划调整。

3.2 注意事项

（1）基于多能源输入的电网协调规划设计时必须把握好近期发展和长远发展相结合理念，从以上两方面形成主动适应性规划，这样才能够有效提升电网的适用性和可持续发展效果。某地区电网多能源规划中就并未形成长期规划，对风电发电和光伏发电考虑不全面，造成电力盈余根本无法满足区域新能源用电需求，致使电网二次规划改造，严重影响了该区域电网的经济效益。

（2）要做好电源接入设计，尤其是多能源输入过程中应根据能源的处理场景、通用模型等合理选择接入方式、补偿装置及并网方式等。在接入过程中电源如距离负荷区域较远，则可以选择多点接入，以提升电网的安全性和稳定性，反之则单点接入即可；在补偿装置设置时可根据电压变化情况合理设置电抗器，做好无功补偿，最大限度减少电能损耗；在并网设计时一般采用双回线路，且将系统调速频率调整为50Hz，以保证电网运行的稳定性。

（3）多能源输入电网规划中应做好能源的汇集，根据变电和输电情况形成合理的冗余，如电量冗余、线路冗余、装置冗余等，保证多能源接入的科学性和高效性。随着新能源研发技术的不断升级，多能源大规模输入已经成为电网发展的必然方向，在其规划设计中必须为新能源预留充足的空间。

4 总结

多能源输入给电网发展带来了新的机遇，同时也提出了新的挑战。在我国电网规划过程中应做好多种能源输入的协调，根据区域用电长远需求，形成全面、科学、安全、可靠的规划方案。要按照预测负荷、能源结构等对电网容量和接入方式进行设置，设计合理系统调峰方案和能源消纳方案，从根本上优化电网电能结构，实现电网运行安全效益和经济效益的最大化。

参考文献：

[1]曾顺奇,汤森垲,程浩忠,苏志鹏,夏文波,曾奕.考虑源网荷储协调优化的主动配电网网架规划[J].南方电网技术,2018,12(03):35-43.