大規模風電并網條件下提高電力系統調峰能力的研究

于濱碩 田耕博

摘 要：我國風電技術的快速發展，帶動了風電并網容量的增加，而這一增加使得更多的風電在用電的低谷時期，由于系統的調峰能力不足而受到限制的問題。因此，逐漸提升電網的調峰能力一方面，能夠提升電網對風電水平的接納程度，另一方面，大大降低了由于風電出現的各種電能浪費的問題。這一舉措具有加強的社會效益、經濟效益。本文將對大規模風電并網條件下不斷提升電力系統調峰能力的狀況進行探究。

關鍵詞：大規模；風電并網；電力系統；調峰能力。

一、概述

隨著全球資源使用的不斷枯竭，為了確保能源供應的安全性，為了保證優美環境，世界上一些經濟發達國家、發展中國家早在上世紀的70年代就開始逐漸使用風能帶來的巨大資源和能量，同時對風能的巨大潛力進行了積極地開發與充分利用。發展到上世紀90年代，作為一種現代風能最主要的利用形式——風力發電，在全球得到了迅速發展，目前，全球的風電裝機容量每年的平均增長率在30%以上。就全球的發展現狀來看，風電產業已經發展成為一個較為成熟的產業。我國的風能資源比較豐富，相關的研究資料和統計數據顯示，目前已經探明的、明確的我國陸域中離地10米的風能資源的總儲量在43.5億千瓦，而能夠通過技術的開發實現的電能已經遠遠高于3億千瓦。

在我國，這種風電技術是由地理位置、區域特征等來決定的，因此主要集中在我國的東北北部、西北、華北北部、沿海等地區。與我國一直以來興建和發展的水電站不同，風電場無法實現對風能的存儲，風電場的輸出還會受到自然風的影響而發生變化，也無法向傳統的電源應實現對功率的調整，因此，風能發電具有較強的不可控性，再加之自然風的波動性、隨機性、間歇性、季節性等特殊性質，使得風電并網是出現電力系統調峰能力的變化。

二、大規模風電并網條件下提升電力系統調峰能力的有效策略研究

我國經濟的發展增加了對用電的需求，風能發電的迅速發展使我國的電能每年都在以兩倍的速度增長。隨著我國經濟的發展、對電能的需求，在我國規劃與建設的千萬千瓦這種高級別的風電基地每年還在以一定的比例遞增。但是，風電并不像水電那樣，風能發電的過程中存在著很多的風險，而這些風險是隨機的、不斷波動的，有的甚至還是不可控的，因此，專業人士認為風電是：只能夠提供點亮，但是并不能提供容量?？梢姡趯︼L電進行調度運行過程中，必須將風電作為一種負的負荷進行處理。

另外，風電還具有較強的反調峰特征，這就最終引發風電在并網后，會對其他的電力機組所能夠承擔的峰谷差不斷加大。因此，不斷加速發展的風電會不斷增加電力系統的調峰壓力。特別是在一些用電高峰地區，當出現調峰困難時引發風電受阻的問題。

如何才能夠順利解決、有效提升電力系統的調峰能力？如何加強電能的安全使用？這已經成為電力企業必須要正視的研究熱點問題和難點問題。

（一）火電能夠提供深度調峰與啟停調峰服務

這就要求必須盡快將已經超額的風電消納。而消納風電最主要的方式就是通過兩種方式進行，即：深度調峰、啟停調峰。這樣做的主要目的就是為風險騰出更大的接納空間，以此來達到消納風電的目的。這也就需要我們通過某種機制實現對風電、火電之間利益關系的調整，從而有效激勵火電機組為調峰提供自愿地、積極地、主動地服務。而這種機制是需要通過風火電捆綁調峰和搭建調峰市場交易平臺的方式來實現。

（二）進行有效地風電存儲

顯然，如果風電的存儲成本比購買調峰服務的成本要低很多的時候，如果風電存儲的成本比電力集團的統一火電發電機組的調峰成本低很多的實收，這時候我們就可以實現風電場在電力系統網沒有收購空間的時段中，統一將風電進行存儲，而在當電網具備一定的收購空間的時候再把已經存儲的電力釋放出去，這樣就能夠實現電力企業自身利潤的最大化發展目標。在這種方式下，很多因素都會對自我存儲和消納的效果產生影響，如：存儲設備的成本、容量的配置、運行的策略等。但是目前我國現有的消納模式還未實現對風電場進行自行消納激勵機制，在這方面的研究還很少。

（三）通過聯絡線實現調峰

從理論上看，當沒有調峰資源的時候，風電場可以充分利用外來的調峰資源來實現超額風電的自行消納。例如：可以向所屬同一集團的火電機組為本單位的電力系統提供調峰服務，或者也可以通過調峰市場的方式向其他電網的火電機組購買，來實現調峰的效果。這樣的處理方式已經在一定程度上是風電的消納范圍得到擴大，不同的電力企業之間在電源結構、符合波動、風電的處理波動等方面實現了互補，全面提升了全網風電的接納水平。

但是，就目前我國的調度模式倆看，仍采取的使以省作為實體的，而跨省的大規模消納風電的探索與發展還是一種全新的道路、方式、方法，還需要繼續探索。另外，實現對跨省大規模消納風電的計算、考核、調整等的構建，鼓勵電力企業在本區域內能夠積極主動地實現調峰服務，最大限度地實現風電的消納還需要研究。

（四）上網電價制度的調峰激勵機制的構建

目前在我國的各電網中，上網的電價主要是采取區域標桿電價制度的方式來衡量的，電價并不會隨著實時供求關系的變化而發生轉變，也不會區分各時段電能邊際價值存在的差異，更沒有峰谷電價之間的差值，從而本質上看這屬于一種固定的平均電價。很明顯，在標桿電價制度下，發電企業最關心的就是如何才能多發電，可見上網電價制度并不能實現對調峰的激勵作用。因此，必須構建具有調峰激勵的定價機制。

總之，目前系統調峰能力的嚴重不足已經對風電上網發電產生了嚴重的制約作用和瓶頸作用。因此，必須從不同的技術機制、管理機制等這兩方面著手對提高電網調峰能力進行探索，為促進電力企業的發展奠定基礎。

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