含风电和光伏的电力系统多目标能源调度

含风电和光伏的电力系统多目标能源 调度

史欢 冯希科

中国电建集团河南省电力勘测设计院有限公司 河南郑

州 450000

摘要：随着经济的快速发展和人口的不断增加，常规能源日益枯竭，迫切需要大力发展新能源。 太阳能和风能是目前被广泛使用的两种新能源。大型风能和光伏电站的并网运行已成为未来发展的趋势。但是，由于风力和光伏发电的随机性强，难以准确预测，这使得传统的经济调度方法不再适用。因此，研究大规模风电和光伏发电并网后的电力系统调度运行问题，为系统优化运行提供有效的指导。

关键词：风电和光伏；电力系统；能源调度

引言

　光伏发电利用光伏效应原理，通过太阳能电池将阳光转化为电能。 分布式光伏发电使用分布式资源和小型发电系统，通常连接到小于66 kV甚至更低的电网。 分布式光伏发电是一种分布式发电系统，该系统使用光伏组件将太阳能转换为电能。

1.电力系统风险指标体系

1.1电压崩溃

在电力系统运行过程中，电压调节往往需要通过专有设备来实现，如有载调压变压器和开关电容抽头的变化，可以使电压满足电力系统稳定运行的需要。新能源接入电网后，新能源发电往往在电力系统中占有很大的比重。在这种情况下，当发电量有较大波动时，电力线中的负荷也会发生一定程度的变化。此时，如果仍然采用传统的电压调节方式，往往很难保证电压的质量。在电压调节过程中，需要根据电力系统运行要求改变电压调节方案，从而保证新能源发电良好的电压控制效果。一般来说,电网和新能源电厂通常存在于公共连接点,连接点,连接到电网短路容量、传输线路阻抗,新能源发电的渗透力量将一定对稳态电压的影响,因此,新能源电网电压的影响,需要通过这些因素的控制和监管,以确保电压稳定的好。

1.2对自动重合闸的影响

我国的配电线结构一般是单侧电源。一旦线路短路，系统将自动重合闸以在故障点切断电源，以防止影响配电网络的运行。分布式光伏并网后，一旦光伏电站和配电系统线路发生故障，并且在自动重合闸动作之前，配电系统没有切断与光伏电站的连接，电站将向故障点传输电流，从而引起重合闸动作。电弧重新点燃，关闭失败，威胁到配电网络运行的安全性。因此，如果现有保护装置发生故障，则必须在自动重合闸动作发生之前切断配电网的光伏电站，并且必须在分布式光伏电站的末端设置防孤岛保护。

1.3对电压波动、闪变的影响

与传统发电方式相比，新能源发电有其特殊性，其随机性、波动性和不确定性明显。在这种情况下，新能源网络使得电力系统的控制更加复杂，电能质量的管理更加困难。新能源电网,有些不受控制的权力,电的存在,将原始网格系统产生一定的电流冲击效应,引起电网波动,闪烁频率偏移,甚至会出现支线趋势变化,引起严重的电气问题,确保电力系统的电能质量难以保证。如果将电网的峰值负荷能力降低到最小值，电力系统的可靠性将大大降低。因此，在新能源并网后，相关人员还需要采取必要的控制措施，逐步提高电力系统的容量，从而逐步提高其峰值容量，保持电力系统运行的可靠性和稳定性。无功补偿技术的应用可以在一定程度上缓解电压波动和闪变问题。

  2.风力发电与电网运行不协调的原因

        2.1风力发电与电网建设步伐不统一

        风能电力项目前期工作过程相对简单,审批进展快,相对较短的施工周期、电网接入系统方案在项目评审,项目建设是相对复杂的,220千伏电网可以批准的省(自治区),所有330千伏应报国家能源局批准,审批程序的电网是复杂的,通过各村赢乡、县、市、省的配套文件，工期较长，系统工程与风电场建设难以同步接入完成，建设工期无法匹配。在我国，一个风电场的首个机组的建设工期通常为6个月，而所有风电场的建成工期仅为1年。然而，电网工程的建设工期要长得多，特别是输电线路的建设需要跨地区进行，难以协调。220kV输电工程的合理施工期为1年左右，750kV输电工程的合理施工期为2年左右。

        2.2风力发电调峰容量不足

        从功量平衡的角度来看，电网并不能完全吸收风电资源。良好的电力结构和充足的储备是实现风电充分利用的基础。风电具有随机性、间歇性和速度波动快的特点，需要一定规模的柔性供电来匹配。以内蒙古为例，电网电力结构单一，火电机组占全区发电装机容量的84%，供热机组占火电机组的40%，占电网最大发电负荷的64%。进入冬季采暖期后，燃煤机组调峰深度约为50%，燃气和抽水蓄能机组调峰深度可达100%，供热机组根本不参与调峰。虽然电网进行了优化调度，但为了满足供热需求，留给风电的负荷裕度非常小，电网无法满足风电充分接入互联网的要求，功率平衡困难。

3 多目标优化电网调度模式分析

　　电网调度的一个重要内容是合理安排投产机组根据负荷变化的每个时间段电网调度的生产周期,以保证单位之间的合理分配,实现最佳的稳定和安全,提高经济效益。因此，科学有效的调度方法直接影响到电网的稳定和安全，必须予以重视。

　　3.1 构建多目标优化电网调度模式

如何构建多目标优化电网调度模式，首先，综合考虑各种影响因素，设置各种约束条件进行数学建模，建立新能源多目标优化调度模型。其次，有必要借助数值算例验证其是否可行、合理，为电网调度策略的系统设计提供更有效、科学的手段。　　

3.2 当前采取短期的电网调度

　　由于传统电网调度的电源具有较强的可控性和稳定性，整合也是可预测的，并且可以基于常规电网调度优化方案设计的确定性。新能源大规模融入电网，给电网带来不稳定性和不可控性，使电网不断波动，不利于发电预测。因此,为了保证电网的稳定性和可控性,旋转储备的一部分应该留给那些不确定因素,以弥补新能源发电的实际发电能力和预测价值,以减少风险造成的损失的负载和系统的储备不足。然而，这样的短期电网调度将大大降低整个机组的运行效率，从而浪费资源，降低新能源带来的经济和社会效益，甚至增加运行成本。

　　3.3 开发利用电源与设备，整合电源结构分布

　　为保证新能源并入电网后的均衡，可适当增加系统的调峰能力。建立调峰能力强的备用电源，使新能源在运行过程中不稳定时能迅速及时调峰。此外，开发和利用实用性强的储能设备，可将新能源产生时的剩余电能储存起来。当电力负荷较大时，可将储存的电能转换为备用电源。这种调度方法可以大大降低新能源并入电网后的风险率，但这种方法在短时间内没有得到应用，投资成本高。

　　3.4 建设智能化关系系统，合理引入侧响应机制

　随着智能电网的应用和发展，新能源作为一个群体将会大规模地出现在人们的社会生活中。因此，出现了一系列可调度的负荷组。事实上，将智能电网应用到电网调度设计方案中，可以更好地协调个体电网与区域电网之间的关系。剩余电力被重新输送到有需要的地区，从而保证电网的稳定。此外,侧面反应机制也可以引入全面整合各种间歇性新能源发电,促进资源的合理使用,提高电源的应变能力到最大程度,真正确保电网的供电可靠性。

4.结束语

　　总的来说，随着绿色环保理念的深入实施和实施，人们越来越重视资源的有效利用和开发。其中，电能与人们的生活和生产息息相关。在传统能源逐渐衰落的现状下，人们开始寻求新能源的利用。新能源并入电网后，会影响电网的稳定和安全。多目标优化电网调度模式可以促进多种能源的整合，从而保证能源结构的合理性和科学性，大大提高能源调度能力。先进的手段和技术用于管理和控制风电场的输出,峰值功率交易的范围和规模扩张,实现生态环境保护和可持续发展的新能源,减少不利影响的新能源在电网调度,并降低运营成本,真正实现电网调度的多目标优化。

　　参 考 文 献

　　[1] 刘晓.新能源电力系统广域源荷互动调度模式理论研究[D].华北电力大学，2012.

　　[2] 龚锦霞.含分布式能源的电网协调优化调度[D].上海交通大学，2014.

　　[3] 魏亚楠.智能电网中多种发电模式联合调度模型及效益评价研究[D].华北电力大学，2014.