随州电网电力平衡典型方式的选取分析

随州电网电力平衡典型方式的选取分析

彭朝钊 1，杨越 1，李猛虎 1，龚青 1，朱燕红 2

湖北省电力勘测设计院有限公司，湖北 武汉 430000;

2.武汉理工大设计院有限公司，湖北 武汉 430000)

【摘要】：本文基于随州电网新能源的实际出力情况，深入分析随州电网风电、光伏出力特性以及随州负荷特性，通过对风、光、荷组合特性的分析，得到随州电网电力平衡典型时刻的风、光出力系数以及负荷系数的取值，可在后续的规划设计工作中指导随州电网新能源消纳分析。

【关键词】：随州电网；电力平衡；风电；光伏

引言

随州市依靠优越的风资源和太阳能资源，新能源建设在“十四五”期将迎来新的高峰。新能源的利用开发在推动随州地区经济发展的同时，也给随州电网网源协调发展也带来了一定的影响，例如在新能源大发期间，会出现主变上网卡口，部分220kV、110kV线路重载或过载的情况，可能造成弃风、弃光的现象。新能源建设进度超过电网消纳能力，产生接入点不足、本地消纳受限、且外送卡口等问题，因此，对随州电网新能源消纳能力的分析显得尤为重要。而对随州地区风电、光伏以及风光组合出力特性的分析，有助于在规划设计工作中选取合理的电力平衡典型方式。

1 随州负荷特性分析

根据随州电网负荷数据，统计得到随州负荷特性曲线如图1所示。由负荷特性可知，随州电网在7月、8月负荷较大，且晚间21点左右最大，主要是由于随州负荷基数较小，夏季降温负荷所占比重较大（最大负荷时刻降温负荷占比约40%），其他月份负荷曲线较为平坦，年低谷负荷出现在上半年的4月份和下半年的10月份。其中春季和秋季的最大负荷比夏季最小负荷小，日负荷特性相似，负荷曲线较为平坦。

图1 随州电网负荷特性典型曲线

2 随州风电出力特性分析

从湖北省风资源分布来看，随州在省内风能资源优势明显。在70m高度处随州平均风速较大，为6.5～7.0m/s，风功率密度可达300～400W/m2，具备较好的开发条件。统计随州境内风电全年出力情况进行分析，随州境内风电月最大出力比除10月份未超过80%外，其余各月最大出力比均超过80%，其中5月份最大出力比最高，接近90%。风电月平均出力比较高的月份有2-5月、8月、11月、12月等7个月份，其中3月、4月风电月平均出力比最高，接近40%。

对随州地区全年风电出力系数概率分布特性进行分析。结果表明，全市风电出力最大系数为0.9。出力系数在0.6以下的概率超过80%，在0.2以下的概率约为50%，在0.7以上的概率约为8%。全年风电出力系数分布情况如表1所示。对全年风电出力8760数据进行统计筛选，其中连续3小时风电出力超过0.65的天数共有92天。

3 随州光伏出力特性分析

根据湖北省气象服务中心提供的日照和辐射资料分析，随州地区近30年平均日照小时数为1852.6h，随州地区30年平均总辐射量在4220～4880MJ/m²之间，属于湖北省太阳能资源一级可利用区。从2000年以来的10年间太阳辐射量年际变化相对稳定，且变化特征趋势有良好的一致性，适合建设太阳能光伏发电项目。

随州境内集中式光伏月最大出力比超过75%的月份有5月、9月、10月等3个月，最大出力比较低的月份有4月和12月，接近60%。集中式光伏月平均出力比超过15%的月份有6月、7月、8月、10月等4个月，集中在夏季；月平均出力比低于10%的月份有1月、11月、12月，集中在冬季。

对随州地区全年光伏出力系数概率分布特性进行分析。结果表明，全市光伏出力最大系数为0.77。出力系数在0.6以下的概率超过95%，在0.2以下的概率约为75%，在0.6以上的概率约为4%。全年风电出力系数分布情况如表2所示。对全年光伏出力8760数据进行统计筛选，其中午间光伏出力超过0.6的天数共有107天。

4 风光荷组合特性分析

考虑2021年随州负荷、新能源出力特性不变，根据随州地区年负荷特性，利用2021年新能源装机、负荷数据，根据随州地区年负荷特性，整理得到每月负荷最小典型日出力特性，与风、光出力特性进行叠加，可以得到全年每月典型日最大电力盈余，如图2所示。

图2 风光荷组合特性图

由风光荷叠加曲线可以看出，随州电网盈余较大通常出现在春季上午或午间，风光组合出力最大时刻出现在六月份某日午间，此时风电出力达到0.8，光伏出力达到0.65。而在风光资源均较好的六月份，通过统计筛选可知，其中连续3小时风电出力超过0.65的天数共有5天，其中午间光伏出力超过0.6的天数共有16天。因此，在考虑一定的置信系数后，新能源大发时刻风电出力取0.65，光伏出力取0.6是可信的。

5 结语

结合新能源出力特性统计和分析，并考虑未来新能源发展不确定性，预留一定裕度，随州电网电力平衡的典型方式如下：

（1）夏大方式：负荷系数取1，风电出力取0.05，光伏出力取0，校验随州电网最大受入；

（2）春小方式：负荷系数取0.45，风电出力取0.65，光伏出力取0.6，校验随州电网最大外送。

本文通过对随州电网新能源的实际出力情况进行分析，得到计算随州电网电力平衡的典型时刻风、光出力系数，可以为随州新能源消纳能力分析起到指导作用。

参考文献

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