市场环境下新能源优化调度与高效消纳

市场环境下新能源优化调度与高效消纳

付艳清

长春电子科技学院   吉林 长春     130000

摘要：为了保证了新能源消纳的高效性与潮流控制的优化性，提高了传统电网抵御各种扰动风险的可靠性，同时确保能源合理分配的经济性。本文先概述了新能源的定义，然后对新能源发电的特征进行分析，最后以某以独立居民小区为范本对其进行了算例分析，以供相关的工作人员参考借鉴。

关键词：新能源；消纳；优化调度

1新能源

新能源(NewEnergy，NE)一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环等；此外，还有氢能、沼气、酒精、甲醇等，而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能等能源，称为常规能源。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。

2新能源发电的特征

安装在末端用户侧，以小规模、模块化、分散式的方式提供冷、热、电能的新能源系统为分布式新能源(DistributedNewEnergySources，DNES)，其范围相对较广，涉及风能、太阳能、空气能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能等，其中运用最广泛、效果最好的是风能和太阳能。由于DNES系统充分利用了多种新能源技术、系统匹配技术和智能控制技术，成功地将多种分散分布的新能源进行了综合利用，在此基础上辅助添加少量的常规能源，就可满足大多数用户的需求，实现能源利用的最大化，突显节能效益。通过DNES系统的运行，可以有效降低化石燃料的消耗，提高运行效率，也降低了有害物排放；将制冷、供热和发电通过统一利用实现能源互补，提高能源利用率、缓解了能源供应危机，提高供电安全可靠性；通过设立分级DNES系统，可以相对分散负荷高峰的影响，调配潮流分布状况，也可以缓解偏远地区用电困难。DNES系统也存在以下劣势：技术发展水平有限，能源利用率较低，投资性价比不高；产品的标准和一致性较差，能源利用率不高，服务水平较差；市场化发展不够，产品因过多依赖政府行为而加大了运行的风险；没有鼓励性激励，包括实时电价的引领，用户缺乏足够的积极性。新能源与传统能源最大的区别在于它往往要受到来自自然外界环境的约束，不能按照人们期待的方式变化，反映的结果不能实时满足负荷的用电需求。这样就明显可以看出，单纯依靠负荷天然的变化状态是无法与新能源形成一种良好的互补关系，必须寻求更为有效的解决方法才能保证新能源并网运行的可靠、安全、经济和环保。新能源并网除了上述问题外，由于机械惯量较小，特别是光伏发电，在较小范围分布式发电的运行环境中，一些小的扰动事件，如天空飘过一朵云彩或其他情况，都可能造成明显的功率波动，引起潮流发生较大扰动，如果没有足够的系统备份，将影响到系统的稳定和可靠。

3算例分析

3.1相关参数与基础性支撑条件

以独立小区为数据范本，将分布式新能源的应用作为数据基础，并以实时电价为杠杆，保证市场化优化调度与高效消纳的探索性试验得到科学验证，也间接保证输出的数据具备较强的参考性以及精确性。与此同时，还借助Matlab软件、存储式储电装置，结合居民小区中的相关技术参数，如人口总数、人均额定负荷、风力发电额定容量、光伏发电额定容量、定量储存、额定容量等，构建出一个实时的电价模型，结合国内外浮动电价的特征与我国电能消费方面的习惯与特点，保证最终得到的数据精确有效，可参考价值高。

3.2仿真验证

图1中数据集中显示了小区用电量因某种外部干扰而出现扰动变化情况。如图1（a）14点和图1（b）7点附近，如果每小时的测量点频次设定为一组，则图1（c）即负荷在自然运行状态下的设想用电特征，与此同时，对用电数据的变化规律进行参照，得到结果是，作为本文的优化调控复合参照对象，具备普遍的意义。

图1 某小区某天光伏发电等的统计数据

3.3分析结果

首先，通过分析图1结果，了解到风能发电量从午夜2:00开始进入到高产阶段，直至上午9:00，除去这个时段，其他时间发电量都明显小于4MW；光伏发电高能阶段是上午10:00点到下午3:00之间，此外，其他时段发电量甚至普遍小于额定的50%。同时，发电过程中很容易受到外界环境其他因素的干扰，随机扰动的特性呈现明显，所以，仅依靠传统发电调控或是负荷消费方式对此部分能源进行消纳，无法获得较好效果。其次，全面总结图1显示数据，了解到虽然整体容量符合等体匹配原则，但因时间重叠率不够高，意味着新能源发电高峰只在下半夜至上午时间段。由于居民用电过程中，用电高峰与发电高峰刚好错开，导致部分新能源发电的电能被无端浪费。通常小区居民用电高峰在傍晚后，刚下班的人们需要准备晚餐，为了能在夜晚保证其他各项生活活动都能有效展开，城市各处开启电灯拥有与白天媲美的光照。但是新能源发电不能像传统发电那样，可通过人为调控方式进行自由掌控，所以部分电能只能被无端耗费，无法直接形成效益。最后，在对新能源随意与扰动影响进行抵御时，能量暂存属于其中最为有效的方法之一，通过对图1所示的居民用电量时段分布分析，居民用电量高峰在下午6:00之后。随着新能源发电进入到低分阶段，无法全面满足生活用电增长的需求。但是，此阶段并不意味着没有电量输出，可以对传统发电调风的压力进行缓解，只是作用不够明显。因此，能量暂存方案应得到有效革新与优化，以保证具备更强的推广价值，能够被广泛使用。最后，经济调控是新能源消纳过程中最应受到重视的手段之一，对充放电损耗进行充分考虑后，为了能够让供电和用电之间的供需达到平衡，必须对负荷进行有效调节，如此，才能够让居民的经济负担得到减轻，因此，实时电价相比固定电价具备更显著的竞争实力和激励性。同时实时电价要做到更加科学合理，让居民用户设备投资返回周期得到加速，经济负担得到大幅缩减，此项事业推广能力更强，受到更多城市的青睐，保证新能源发电方式能够得到有效推广，让环保事业能够获得更多助推力。最重要的是，居民在用电方面的电费支出也会大幅缩减，此种方法具备推广的普遍意义。

4结束语

为让传统电网调度定能管理方式中的弊端得到有效规避，尤其是这种老旧的电能方式遇到高比例新能源并网发电时呈现出消纳困难问题，政府与电力企业应基于等量匹配的原则，依托实时电价，对调度和高效消纳的方法进行优化配置，让居民用电和新能源发电之间形成具备更强经济互补以及分配方式最优的协同发展关系。

参考文献

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[2]贠韫韵，董海鹰，陈钊，黄蓉，丁坤.考虑随机性及光热电站参与的多源发电系统两阶段随机优化调度[J].电力系统保护与控制，2020，48(4):30-38.

作者介绍：

付艳清（1971-）；女；吉林省；汉族；硕士；教授；专业主任；电气工程；长春电子科技学院