新能源接入條件下的電網調度探討

林大全

摘 要：當前面對化石能源日益枯竭以及傳統能源開發利用所帶來的環境污染、氣候變化等人類共同的難題，大規模開發利用新能源已成為共識，以風電和光伏發電為主的新能源發展迅速。但是由于新能源發電具有間歇性、波動性等特點，也給傳統電網的正常運行帶來了巨大的沖擊，給電力系統的調度運行帶來困難和挑戰。因此，有必要對新能源接入條件下的電網調度管理展開研究。本文首先分析了新能源接入對電網的影響，并探討了新能源調度的特點，最后對提出了提高電網調度運行水平的應對措施。

關鍵詞：新能源；電網；調度

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）24-0178-01

1 引言

當前面對化石能源日益枯竭以及傳統能源開發利用所帶來的環境污染、氣候變化等人類共同的難題，大規模開發利用新能源，保障能源供應與能源安全，降低能源消耗，減少環境污染，應對氣候變化，已成為共識.以風電和光伏發電為主的新能源取得了大規模的發展，提供了大量的清潔能源。但是，由于風電和光伏發電等新能源出力具有波動性和不確定性的特點，當電網中新能源所占比重較小時，新能源出力波動影響不大，可以當作負荷預測誤差，但是隨著新能源接入容量的不斷增大，當比重大到一定程度時，其出力的隨機性和波動性將不可忽視，會給電網帶來許多挑戰，如增大電網調峰、調頻的壓力；影響電網電能質量；影響系統安全穩定性；增加電網運行方式安排以及備用容量配置的難度。因此，深入分析新能源接入電網調度的影響并探討應對措施具有十分重要的意義。

2 新能源接入對電網的影響

與廣泛使用的常規能源相比，新能源是指在新技術基礎上開發利用的非常規能源，主要包括風能、太陽能、生物質能、地熱能、海洋能等。近年來，我國新能源發電發展十分迅猛，裝機容量和發電量都有了很大的提高，促進了我國的能源結構調整。其中風力發電和太陽能發電由于具有技術成熟、便于規模化開發和商業化應用等特點，發展最為迅速。

大規模風電并網對節能減排的意義重大，但風電與常規能源不同，風電功率很大程度上取決于難以精確預測的風速，這給電網調度帶來了一系列前所未有的復雜問題。傳統電網規劃時并未將風電接入考慮其中，若風電場風速平穩波動小，或者電網中可靈活調節的備用容量充裕，那么風電出力隨機性對電網的影響就大大降低。如果僅依靠火電作為調峰容量應對風電的隨機性，那么當風電滲透率增加或者負荷峰谷差增大到一定程度時，火電機組將頻繁啟停或處于深度調峰狀態運行，嚴重時將對電網的安全經濟運行產生影響，這是導致現階段風電棄風、利用率不高的重要因素。因此，在大規模風電場集中接入的情況下，電網調度需要建立多元互補協調機制，以提高風能利用率，促進清潔能源的優化配置。

另外，新能源發電的發展也受到自然環境條件的限制，這也是其可測、可控、可調難度大的原因之一，但不同類型的新能源受自然條件的影響程度不同。地熱能會受到自然條件的影響，但是一般情況下地熱田可以相對長時間地保證穩定的能量來源；而生物質能由于熱值不穩定，穩定性、經濟性以及連續控制性等方面存在問題，但是受自然條件影響較小，因此相對而言較為易于控制和調度。風能和太陽能受自然環境影響最大，其不可控性導致電網產生的不穩定性是目前影響新能源發電并網的主要因素。

3 新能源調度的特點

由于新能源發展速度快、建設集中，為保證電力系統運行安全，必須開展新能源調度，制定新能源發電計劃，在保證最大程度低消納新能源的同時確保電力系統安全運行。另外，風電、光伏等新能源發電大多采用大規模集中式接入電網，場站數量規模遠超常規電源，在新能源大規模集中接入的形勢下，調度運行管理問題突出。

新能源調度是電網調度的一部分，是通過對場站數量眾多、隨機性強的新能源開展精細化管理，保證新能源最大化消納，確保電網安全穩定運行的有效管理手段。為促進新能源并網運行規范化管理，確保電網安全穩定運行，新能源調度應實時監測新能源場站功率和變化趨勢，對風電、光伏等新能源開展發電功率預測，以此為基礎，合理制定風電場、光伏電站發電計劃，并對風電場、光伏電站的并網運行特性進行評價，從而加強對新能源場站的管理，統籌協調優化常規電源與新能源的調度，支撐電網安全穩定運行，提高電網新能源利用率。

4 新能源接入電網后的應對措施

4.1 優化電源結構

新能源發電功率輸出的強隨機波動性的本質是由一次能源特點所決定的，不能徹底改變，因此必須有備用電源來平抑其隨機波動性，滿足電力系統的實時供需平衡。應加強備用電源建設，利用穩定、調峰能力強的備用電源，在新能源發電功率波動時快速調峰；同時開發利用實用的儲能裝置，在風電等新能源出力高峰、負荷低谷時將電能儲存起來，在風電等新能源出力低谷、負荷高峰時作為備用電源。這種調度方式能有效規避新能源并網帶來的不確定性，但是還存在技術不夠成熟，難以短時間內大范圍應用，以及投資成本過高等問題。

4.2 加強并網調度運行管理

針對大規模風電接入系統，應做好風電并網管理和運行管理等工作，有效制定相關管理措施，提高風電調度運行管理的水平。

（1）做好并網管理工作。在風電接入系統時，要做好前期基礎管理工作，了解風電機組調節能力，確定其符合接入要求，同時做好設備技術檢測工作，確保風電接入系統后可以穩定、安全運行。（2）要做好計劃管理工作。由于風電出力存在較大的不確定性，因此要加強風力發電功率預測，對于不同的天氣狀況，有效預估風電出力水平，確保風電調度管理時制定針對性的調度策略，提高系統運行水平。（3）統籌結合管理火電和新能源發電，制定完善的電網調度運行方案，特別是預想事故應急預案，提高電網運行可靠性，保證安全、可靠供電。

4.3 引入高效需求側響應

隨著智能電網的發展，在大規模集中或分散的新能源電源出現的同時，也會出現一部分可調度的負荷群體，通過在電網調度方案中將其統籌考慮，能夠有效協調區域電網與個體單元之間的矛盾，做到資源互補。國外電網運行經驗表明，針對間歇性新能源并網，引入需求側響應機制是保證電力平衡的有效方法之一，將多類型新能源發電綜合高效利用，整合資源，統籌互補，能夠從整體上提高供電的可靠性和穩定性。

大規模新能源發電并網后，對電網的電能質量、調頻、調壓、安全性、穩定性等多方面都將造成影響。通過多目標優化電網調度模式，整合、利用電網能源資源，最大限度利用火電等常規能源調峰能力，充分發揮抽水蓄能電站作用，采用先進手段調節控制風電場出力水平，加大電網間調峰互濟和跨區電力交易規模，從而充分發揮新能源綠色清潔環保、可持續利用的優點，減少其帶來的負面效果，降低電網運行成本和系統旋轉備用容量。但是，具體的管理辦法還有待進一步探討。

5 結語

新能源的開發及建設是未來能源發展的方向，要全方位分析其對電網調度管理各方面的影響，采取有效的對策，解決存在的問題，因此，研究適合于大規模新能源并網的電力系統調度模式，實現多種強隨機電源作用下電力系統的功率實時平衡，盡量減少和避免棄風、棄光、切負荷等現象，對促進和發展新能源電力的大規模使用具有重要意義。

參考文獻

[1]李強，潘毅.智能電網調度技術[M].北京：中國電力出版社，2017.

[2]程路，白建華，賈德香等.國外風電并網特點及對我國的啟示[J].中外能源，2011，16（6）：30-34.

[3]胡國偉，別朝紅，王錫凡等.考慮運行可靠性的含風電電力系統優化調度[J].電工技術學報，2013，28（5）：58-65.endprint