計及風(fēng)電出力的電網(wǎng)調(diào)峰能力分析

柳晨+金芳芳

摘 要：風(fēng)電并網(wǎng)發(fā)電是目前中國極具發(fā)展可能和前景的新能源發(fā)電。本文通過選取我國的典型電源結(jié)構(gòu)，分析其調(diào)峰能力的大小以及對該地區(qū)風(fēng)電裝機(jī)的接納能力來展現(xiàn)現(xiàn)階段系統(tǒng)接納大規(guī)模風(fēng)電的過程中存在好多的不足之處。我國電源結(jié)構(gòu)以火電為主，即使有些區(qū)域擁有相當(dāng)充足的水利資源，但季節(jié)的變化也對水電的調(diào)峰能力造成了限制。而火電的調(diào)峰能力在那么多電源中是相對較弱的，風(fēng)電負(fù)調(diào)峰的特點(diǎn)使得很多風(fēng)電資源沒有得到有效的利用，造成了資源的浪費(fèi)。進(jìn)而提出對我國能源發(fā)展的要求。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電，調(diào)峰，電網(wǎng)

1調(diào)峰的原理

電網(wǎng)的負(fù)荷供應(yīng)實(shí)時都在發(fā)生變化，而眾所周知，電力供需兩端的平衡是供應(yīng)端去滿足需求端。這就需要相應(yīng)的措施去調(diào)整電量的供應(yīng)，以迎合負(fù)荷的不斷變化。各種電源形式都具有其自身的特點(diǎn)。

刨去發(fā)電機(jī)組本身的調(diào)峰能力，本文介紹的就是一些輔助措施，它們都是在發(fā)電機(jī)組的調(diào)峰能力不能滿足負(fù)荷的調(diào)峰需求的情況下，去彌補(bǔ)調(diào)峰不足的方法，其經(jīng)濟(jì)性是相當(dāng)?shù)偷摹Ｒ驗(yàn)橐话愕膬δ茉O(shè)備，包括抽水蓄能電站在內(nèi)，其效率最高也就達(dá)到80%左右，并且造價昂貴。而預(yù)測風(fēng)電，大范圍消納的做法也得消耗大量的人力物力，并且需要很高的技術(shù)手段為支撐。所以說，發(fā)電機(jī)組本身的調(diào)峰能力是最經(jīng)濟(jì)的，也是調(diào)峰的最主要手段。

2計算電網(wǎng)對風(fēng)電的接納力

本文運(yùn)用了典型日負(fù)荷數(shù)據(jù)以及風(fēng)電機(jī)組的出力，并針對不同的電源結(jié)構(gòu)與季節(jié)特點(diǎn)做出對風(fēng)電的接納能力分析。

在具體的計算過程中，風(fēng)電由于其間歇性和不確定性的特點(diǎn)，可以作為一個負(fù)的負(fù)荷加在負(fù)荷曲線中。由于抽水蓄能電站的運(yùn)用范圍并不是很廣，而電力外送，預(yù)測風(fēng)力等調(diào)峰手段也無法在典型日中能有很明顯的體現(xiàn)，姑且將水火電機(jī)組的調(diào)峰能力視為整個電網(wǎng)的調(diào)峰能力。

3水電機(jī)組調(diào)峰能力的計算

水電機(jī)組擔(dān)負(fù)著電力系統(tǒng)調(diào)峰的主要任務(wù)，因?yàn)槠錂C(jī)組起停機(jī)周期較短，所以，一般水電自己又被當(dāng)作調(diào)峰機(jī)組。

在枯水期，由于水電機(jī)組停機(jī)不會導(dǎo)致棄水，因此此時的水電可基本達(dá)到100%的調(diào)峰能力。而豐水期，由于需要遵循水電機(jī)組滿發(fā)，也就是說不能產(chǎn)生棄水的原則，水電的調(diào)峰能力被打打削弱了，由于各個水域的水流量都各不相同，因此本文中，豐水期的水電機(jī)組看作具有20%的調(diào)峰能力。

4火電機(jī)組調(diào)峰能力的計算

由于每臺火電機(jī)組的參數(shù)都各不相同，因此調(diào)峰能力也各有差異。表1是三臺火電機(jī)組的參數(shù)。

我們姑且看作是0.25*100%的調(diào)峰絕對能力。

5風(fēng)電機(jī)組調(diào)峰能力的計算

風(fēng)電出力日特性是指由于日內(nèi)不同時段光照、氣溫等影響，風(fēng)速在日內(nèi)各時段統(tǒng)計意義上的大小不同而導(dǎo)致風(fēng)電出力在日內(nèi)的相對變化規(guī)律。圖2為2010年甘肅電網(wǎng)模擬風(fēng)電時序出力曲線日內(nèi)各時段平均出力曲線，甘肅風(fēng)電最大平均出力出現(xiàn)在00：00—01：00，最小平均出力出現(xiàn)在15：00—16：00，從圖中可以看出，甘肅風(fēng)電夜間的平均出力大于白天的平均出力，風(fēng)電日內(nèi)平均出力曲線與負(fù)荷曲線的變化趨勢相反，可以推斷，風(fēng)電出現(xiàn)反調(diào)峰效應(yīng)的概率大于出現(xiàn)正調(diào)峰效應(yīng)的概率。

6接納風(fēng)電能力的計算

通過繪圖的方法將典型日負(fù)荷數(shù)據(jù)與該日風(fēng)電出力相合成，得到新的日負(fù)荷曲線，然后算得其最大峰谷差，進(jìn)而求得其需要的調(diào)峰容量。

根據(jù)不同的電源結(jié)構(gòu)以及季節(jié)特點(diǎn)算出系統(tǒng)的調(diào)峰能力，如果系統(tǒng)的調(diào)峰能力大于負(fù)荷日需要的調(diào)峰容量，則系統(tǒng)能完全接納現(xiàn)有的風(fēng)電出力，并可用解方程的方法算出系統(tǒng)還可接納的風(fēng)電容量。

例：系統(tǒng)的調(diào)峰能力為20534.12MW

在沒有風(fēng)電出力的情況下，需要的調(diào)峰是17640MW

風(fēng)電出力以后，需要的調(diào)峰是19242MW

因此，對于該系統(tǒng)，風(fēng)電裝機(jī)已基本打到飽和最多只能增設(shè)X，則水電需減少X*0.186/（0.186+0.7293）=0.203X，火電需減少X*0.7293/（0.186+0.7293=0.797X

則系統(tǒng)的調(diào)峰能力變?yōu)?0534.12-0.203X-0.797X*0.25

當(dāng)，系統(tǒng)調(diào)峰能力剛好滿足的時候，可得：

20534.12-0.203X-0.797X*0.25=19242+X*（19242-17640）/4722.03

可得X=1743MW

因此可得，該地區(qū)最多可增設(shè)風(fēng)電容量1743MW。

如果系統(tǒng)的調(diào)峰能力小于負(fù)荷日需要的調(diào)峰容量，則在負(fù)荷低谷期，系統(tǒng)將完全不接納風(fēng)電，并停下一部分火電機(jī)組，直至水火電機(jī)組能保持最小出力運(yùn)行時，系統(tǒng)才開始接納風(fēng)電的出力。

結(jié)論

本文主要通過繪曲線圖的方法來計算電網(wǎng)對風(fēng)電的接納情況，選取的典型電源結(jié)構(gòu)計算結(jié)果為在枯水期，系統(tǒng)的調(diào)峰能力為20534MW，而系統(tǒng)的調(diào)峰需求是17640MW，系統(tǒng)的調(diào)峰能力有富裕，因此，在枯水期可增設(shè)風(fēng)電容量1743MW。而且，當(dāng)火電機(jī)組有停機(jī)的7個小時45分鐘里，系統(tǒng)完全不接納風(fēng)電出力。因此，電網(wǎng)能在枯水期充分接納現(xiàn)有風(fēng)電的出力并能接納適量的新增風(fēng)電容量。

由于文章鋪陳的范圍很大，因此，對于一些具體的細(xì)節(jié)并沒有很深入的去剖析。這是不足之處，比如在算例計算的時候，本文沒有根據(jù)具體的水火電機(jī)組去計算其調(diào)峰能力，也沒有對更復(fù)雜的電源結(jié)構(gòu)做出計算與分析，這也是本文的不足之處，有待改進(jìn)！

參考文獻(xiàn)：

[1]2010年度發(fā)電業(yè)務(wù)情況通報，中國電力監(jiān)管委員會

[2]徐睿超，羅衛(wèi)華.大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)對電網(wǎng)的影響及抑制措施研究，東北電力技術(shù)，2011，（2），1～4

[3]雷亞洲，王偉勝，印永華，戴慧珠.基于機(jī)會約束規(guī)劃的風(fēng)電穿透功率極限計算，中國電機(jī)工程學(xué)報，2002，22（5），32～35

[4]楊濤，杭晨輝，郭琦.大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)后的電網(wǎng)發(fā)供電平衡計算，內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2011，247（21）