淺談藏中電網光伏發電消納問題

瓊卓瑪杜秀琳鄂志軍

（1國網西藏電力有限公司調控中心 西藏拉薩 850000 2國網天津市電力公司調控中心 天津 300300）

近幾年，隨著西藏經濟社會的快速發展，藏中電網用電負荷迅猛增長，而藏中電網網架薄弱，電源結構不合理，水電比重偏大，冬季枯水期發電能力較低；其余燃油機組存在機組老舊，污染嚴重，且故障率高等問題，造成藏中電網存在較大電力缺額。2011年青藏直流投產，很大程度上緩解了藏中電網的電力供需矛盾，但青藏直流運行的安全要求較高，直流故障對電網的沖擊巨大。同時，近幾年光伏電站的大量投產，由于光伏發電具有間歇性、波動性、不可調節性的特點，使得電網安全運行及有序供電問題日顯突出。本文結合藏中電網的實際，以最大程度消納光伏發電、落實國家節能減排要求為目標，提出了管理和技術支持手段，推進電網運行技術水平和調度管理水平的提升，增加電網清潔能源消納能力，減少燃油機組發電，促進資源優化配置，實現西藏自治區經濟社會可持續發展。

1 西藏中電網供電形勢

隨著西部大開發的進一步深入，西藏地區國民經濟的持續發展，西藏藏中電網城鄉電網改造工程不斷延伸擴大，有力帶動了用電需求的增長。西藏藏中電網最高負荷從2000年的9.42×104kW到2013年的57.09×104kW，年平均增長率達到16.57%。截止2013年底藏中電網裝機容量達100.007×104kW。其中：常規水電機組裝機容量411.14MW，占比41.11%；抽水蓄能機組裝機容量90MW，占比9.00%；火電機組裝機容量348.75MW，占比34.87%；地熱機組裝機容量26.18MW，占比2.61%；太陽能光伏裝機容量100MW，占比10.00%；其他機組裝機容量24MW，占比2.4%。由于西藏藏中電網網架結構薄弱，網內水電機組比重大，且多為徑流電站，缺乏調節能力。冬季用電負荷受電采暖影響處于高峰期，而各水電廠枯水期發電能力最低，其余電源包括火電、地熱等機組老舊，達不到額定發電能力，故障率高。電網從2004年開始在冬季高峰時段出現較大電力缺額。

圖1 截至2013年底藏中電網結構圖

2011年11月青藏直流投入運行，提高了藏中電網的電力供應能力，一定程度上緩解了電力供需矛盾。但藏中電網受限于"大直流、大電源、弱受端"的結構特點，為避免青藏直流故障后藏中電網出現全網性崩潰，青藏直流一直降壓運行，其輸送功率有限。隨著藏中負荷的進一步增長，電網安全及有序供電問題日顯突出，如何有效應對電力供應，成為西藏公司各項工作的重中之重。

2 光伏發電對電網影響

西藏為太陽能資源豐富的地區，由于近年來的電力供應缺額，光伏電站的建設提速。截止2013年底已有9座光伏電站并入電網，光伏裝機容量占電網總裝機的10%。但目前藏中電網電源結構不合理，水電比重大，枯水季節水電機組調節能力降低，光伏消納能力不足，缺少相應的備用容量。隨著藏中電網光伏電站的數量、規模的不斷擴大，光伏發電出力的大幅波動對電網的調峰調頻、柴拉直流的穩定運行帶來影響。主要表現為：

2.1 調峰問題：光伏發電具有間歇性、波動性、不可調節性的特點，隨著光伏電站的接入容量占比增大，功率的隨機性波動在發生疊加以后，枯水季節水電機組調節能力降低，光伏消納能力不足，缺少相應的備用容量，大規模光伏發電接入電網后，如果在某些時段光伏電站大發，將可能導致電網調峰困難。

2.2 電網穩定問題：在電網發生大擾動時，若光伏電站由于不具備低電壓穿越能力，容易退出運行從而對電網帶來二次沖擊，影響電網的暫態穩定性。

2.3 運行的經濟性問題：由于光伏發電隨日照強度變化具有不確定性，而隨著電網光伏電站的數量、規模的不斷擴大，為消納光伏電站出力，系統旋備需求量不斷增加，電網運行經濟性降低。

3 確保電網電力供應穩定的措施及建議

面對日益嚴峻的供電形勢，為確保藏中電網安全穩定運行，最大限度地消納光伏發電，國網西藏電力公司在管理上、技術上開展了大量工作。

3.1 管理方面

3.1.1 積極爭取自治區政府、國家電網公司政策及資金支持，加速電網及電源建設工作，完善網絡結構，增強電網抵御風險的能力。

3.1.2 成立電力有序供應工作領導小組，加強組織領導，明確責任，提早了解負荷增長及電源的建設投產情況，加強負荷預測及電力電量分析，合理編制迎峰度冬方案。

3.1.3 深化電力電量平衡工作，保障電力供應。結合電網負荷特性和電源特性，積極開展電網負荷預測分析工作，加強發電電力電量組織平衡，細化水庫調度工作，精心組織電網出力，合理安排藏中電網發電原則，最大限度發揮清潔能源效益，確保電網電力有序供應。

3.1.4 加強電網運行控制和設備巡視維護，確保電網安全穩定運行。高度重視電網安全穩定工作，杜絕任何麻痹和僥幸思想，始終把確保電網安全穩定運行和電力可靠供應放在各項工作的首位。

3.1.5 進一步加大電力需求側管理工作力度，將需求側管理的各項措施做深做細。對高耗能、高排放、低效率和產能過剩企業的用電負荷，對不符合國家產業政策的“五小企業”的高耗電企業采取停限電措施。并做好工業讓電、企業錯峰、避峰工作。

3.2 技術方面

積極開展光伏預測與發電計劃系統建設，為消納光伏發電提供強有力的技術支撐手段。基于西藏電網智能電網調度技術支持系統（D5000）統一平臺，全面開展間歇式能源和常規能源日前日內協調優化調度系統的研究與開發，考慮大規模光伏發電間歇特性，同時兼顧電網運行安全性和經濟性，根據光伏發電的季節性規律性變化，引入相似性理論和聚類分析技術，建立光伏電功率預測誤差與旋轉備用需求變化間的關聯模型，全面考慮光伏功率并網特性、光伏發電優化需求，在電網安全允許范圍實現最大限度的消納光伏電，促進能源統一優化配置。具體包括：

3.2.1 精確計算系統備用容量。根據歷史光伏功率預測數據和歷史光伏發電運行數據，統計歷史光伏功率預測誤差，通過對光伏功率預測誤差和光伏發電出力波動特性的統計與分析，評估光伏發電接入對系統備用需求的影響，從而得到電網為了滿足消納光伏發電和光伏發電波動特性而需要額外增加的備用容量。

3.2.2 深化水光火發電計劃協調優化目標和約束模型管理。建立光水火日前、日內發電計劃協調優化目標等多種調度模式，提供機組和機組群運行約束、備用約束、網絡安全約束、光伏發電優化約束和光伏發電調峰約束以及機組和機組群實用化等約束的詳細設置和管理功能，對網絡約束元件的分級管理與靈活控制，實現精細化的安全約束機組組合和安全約束經濟調度。

3.2.3 完善日內水光火協調優化發電計劃編制。采用水光火機組協調發電計劃優化模型；以節能降損，提升光伏發電接納能力為目標，考慮系統發用平衡約束、備用約束、機組運行約束、電網安全約束、光伏功率預測出力約束、光伏發電優化約束和光伏發電調峰約束，綜合考慮日前日內計劃的銜接和協調優化，實現水電、光伏發電、火電機組協調優化的日內發電計劃自動滾動優化編制，并與靜態安全校核閉環迭代。

3.2.4 開展光伏發電最大接納能力評估分析。在根據日前計劃機組組合，基于水光火協調優化的安全約束經濟調度算法，考慮系統備用裕度、網絡安全約束、常規機組調節能力等方面分析未來一段時間內電網接納光伏發電最大能力，為日內計劃和調度運行提供參考依據。

4 結語

通過以上工作的開展，在確保電網安全穩定的前提下，減少高污染燃油機組出力，限制高耗能、高排放、低效率和產能過剩企業的用電負荷，減少環境污染。通過技術支持系統建設，提升了調度手段，優化了電網運行方式，增加了光伏發電消納能力。2012年累計消納光伏發電量0.81×108kW·h，同比增長92.9%；2013年累計消納光伏發電量1.4×108kW·h，同比增長72.8%。有效落實了國家節能減排的要求，促進了資源優化配置，有利于西藏自治區經濟社會可持續發展。

[1]西藏藏中電網2010-2013年年度運行方式.

[2]2010-2011年藏中電網迎峰度冬方案.

[3]2011-2012年藏中電網迎峰度冬方案.

[4]2012-2013年藏中電網迎峰度冬方案.

[5]2013-2014年藏中電網迎峰度冬方案.

[6]建設光伏發電智能調度系統實現計劃在線和多能互補項目.