新能源接入对传统电网的影响及应对策略

新能源接入对传统电网的影响及应对策略

孙忠海

内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司电力分公司 内蒙古通辽市 029200

摘要：新能源接入已经成为我国电网发展的重要趋势，利用风力发电代替传统煤炭发电能够有效减少资源浪费，提升发电的清洁性和经济性。但受风力发电机组发电潮流、功率特征等影响，大规模新能源风电接入后电网结构须进行调整。一般电网规划方案应根据风能供应情况、传输能力等方面对通道容量、大规模接入、消纳路径等进行设计，以保障大规模新能源风电接入后电网能够处于协调、稳定状态。

关键词：电网规划；大规模新能源风电接入；方案；评估

1大规模新能源风电接入面临的挑战

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，这种大规模新能源风电接入给电网规划带来了巨大挑战。如风能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风电后，很容易对电网产生冲击，严重时会引发电网事故，如表1所示。

表1大规模新能源风电输入对传统电网的影响

2基于大规模新能源风电接入的电网规划方案

2.1总体思路

基于大规模新能源风电接入的电网规划应从潮流计算、电源规划、特性规划等情况出发，形成针对性规划方案，其总体思路如图1所示。

（1）潮流计算。在大规模新能源风电接入电网时应依照电网架构、功率装置等分析风力发电下的有功功率和无功功率的潮流变化，优化电网并网方式。一般潮流计算的过程中应根据电网母线情况计算PQ节点、PV节点等。但在大规模新能源风电接入后要结合风电机组的特性，有效计算风力发电过程中的电压迭代，建立PQ模型和PZ模型。

图1大规模新能源风电接入的电网规划思路

（2）电源规划。规划时应从电网状态、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。同时要对大规模接入风电接入后的出力状况进行全面把握，分析好风电处理特性及反调峰特性，在上述基础上合理规划调峰调频机组建设，以满足大规模新能源风电接入后的稳定性需求。

（3）方案评估。基于大规模新能源风电接入的电网协调规划时主要依照综合评价结果（包括电网不确定性、可靠性和能源可再生性等规划效果）分析规划方案的实用性和有效性，选择最优系统。

2.2规划要点

2.2.1依照风电容量，合理设置机组

风电规划过程中首先要注重风电场的选址。由于风能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，这就要充分做好风电机组选址的规划，使其风机行列距、输电半径等在标准范围内，达到输电效益的最大化。其次，要注重风电场容量的计算，根据容量做好电源接入设计。尤其是大规模新能源风电接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。除此之外，还要分析电量裕度及冗余、远程输电效益、输电稳定性等，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。

最后，要做好冗余设计，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，保证大规模新能源风电接入的科学性和高效性。随着风力发电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风力发电预留充足的“空间”。

2.2.2设置配套装置，做好调峰调频

风电的随机波动性、间歇性、可控性差、可预测性弱等特点，不能像常规机组一样控制机组的输出功率。因此，在大规模新能源风电接入后应做好调峰调频机组建设，通过调峰电源和大规模新能源风电接入叠加，保证电网出力稳定，从而避免电压失衡问题。可以根据电网规划模型、网络损耗情况等合理进行大规模新能源风电接入下的情景分析，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。可以将光伏发电和风电构成互补系统，以火电作为基荷，热电作为腰荷，抽水蓄能水电作为短时峰荷，通过调峰实现有功功率平稳处理，提升大规模新能源风电接入的稳定性。必要时还可以在风带变化基础上采用可中断负荷参与到系统调峰中，从而全面大规模新能源风电接入后电网的负荷响应精确性和有效性等。

2.3方案评估

基于大规模新能源风电接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。

（1）不确定性评估。应用多场景概率的方法充分分析不同因素下的风电场情况，确定其出力状况及负荷变化状况，在该基础上全面把握风电出力的重要程度和风电接入经济效益，评价方案的可行性。

（2）可靠性评估。大规模新能源风电接入电网规划方案评估中应将线路过负荷、N-1事故下线路过负荷等指标引入到规划模型中，确定方案的可行性和有效性，实施相应调整和优化。

可再生性评估。大规模新能源风电接入后出力情况会出现明显差异，此时要按照风电利用指标、新能源发展方向、节能减排政策等评价规划方案的前瞻性，分析其是否符合长远发展需求。

3结束语

大规模新能源风电接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风力发电的协调，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]侯勇.考虑风电接入的电源电网协调规划[J].科技致富向导,2014(35):103.

[2]张奇林.大规模新能源风电接入对湖南电网规划影响的研究[D].华北电力大学,2014.