考慮新能源接入的電力多目標優(yōu)化調度

楊坤

摘 ?要：隨著社會經濟與科學技術的飛速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境污染日益加劇，人們對環(huán)境保護的重視程度不斷提高，并且不可再生能源銳減，而新能源極具優(yōu)勢，既可再生又無污染，因此得到大力發(fā)展與應用。通過新能源促進發(fā)電技術更大發(fā)展，同時也帶給電力調度全新挑戰(zhàn)。在該文中，探究了新能源接入的電力多目標優(yōu)化調度。

關鍵詞：新能源;接入;電力;多目標;優(yōu)化調度

中圖分類號：TK89 ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

在國民經濟迅猛發(fā)展的過程中，生活與工業(yè)用電呈現持續(xù)上漲趨勢，逐步顯現用電需求和電力供應兩者的矛盾。長期以來應用的供電模式將火力發(fā)電作為主體，因為近些年煤炭資源越來越少，并且日益加重因煤炭燃燒而導致的環(huán)境污染，所以目前正逐步向復合模式發(fā)展。多樣性已成為電力來源的重要特征，盡可能減少火力發(fā)電，全面發(fā)展各項新能源，主要包括水電、太陽能與風電等，希望以此改善電力供應現狀。

1 新能源發(fā)電技術

1.1 風力發(fā)電

風能所指的是因氣壓差異刺激大氣活動而發(fā)散出動能。就風力發(fā)電而言，決定其可行性的因素有2項，一是風能密度，二是可利用風能年累計小時數。較強隨機性以及間歇性是風能的突出特征。主要有2個方面的原因：其一，自然環(huán)境條件對風能有決定性。具體而言包括地貌環(huán)境、大氣溫度以及大氣壓力，三者均會產生較大影響;其二，風況具有不確定性，時有時無，風速往往處于動態(tài)變化之中，陸地通常白天風速大，最大時間點為正午2點，夜間風速小，最小時間點為凌晨6點，海洋水體溫度在夜間超過大氣溫度，由此導致大氣層熱穩(wěn)定性變化增大，而正午2點海洋風速達到最小值，在凌晨6點風速最大。

隨機性與間歇性決定了風能作為一種電能來源具有較高的不確定性，且調控難度大。當下，通過風機切入和切出速度的設定和控制實現對風電的調度。在風機切入速度小于風速時，自動裝置會在電網中接入風機。在風機切出速度與風速一致時，為了防止損壞風電機組及電網，將暫停發(fā)電。

1.2 太陽能發(fā)電

在太陽能內部，核聚變持續(xù)發(fā)生，散發(fā)光和熱，極大能量向外釋放，到達地球之后的太陽輻射便為太陽能。通過研究相關數據發(fā)現，太陽還有51億年的壽命，在人類的認知中太陽能作為一種環(huán)保能源永不枯竭。其強度有3項決定因素，一是強度，而是日照量，三是日照時間。當前該能源的發(fā)電方式主要有2種，第一種是通過利用太陽能所產生的熱能達到發(fā)電的目的，具有較低效率;第二種是光伏發(fā)電，利用光電反應，直接實現光能向電能的轉化。其中，光伏發(fā)電目前的利用率較高，可以說太陽能發(fā)電具有廣闊前景，但投資成本及轉換效率等因素決定了該能源現在往往以小規(guī)模存在。

2 新能源作為發(fā)電來源帶給電力調度的問題

2.1 組成形式的問題

在我國，近些年新能源裝機以及發(fā)電量呈現逐年大幅上漲趨勢，對能源結構調整產生巨大影響。就風力發(fā)電與太陽能發(fā)電而言，其具有較為成熟的技術，并且已經實現規(guī)模化開發(fā)及商業(yè)化應用，在所有種類的新能源中，風能和太陽能遙遙領先。對比其他國家，我國的風電規(guī)模與光伏發(fā)電增長速度都位居榜首，光伏發(fā)電和并網發(fā)電裝機容量現已超過一億千萬。不過，生物質能和海洋能等新能源的存在形式通常為分散式，開發(fā)及應用均淺嘗輒止，主要原因是缺乏經濟效益、地理分布影響及發(fā)電技術水平有待提高等。

2.2 對調度性不利

新能源發(fā)電特征鮮明，主要包括波動性及間歇性等，在將其并進電網之后，勢必影響原來電網的穩(wěn)定性及安全性等，此時應該有效協(xié)同配合。例如風能發(fā)電，因為風力時有時無，無法有效管控，在電網中并入風電機組之后，因為喪失或改變時段性功率，一定會對電力實時平衡造成嚴重影響，從而導致電網運行的穩(wěn)定性及安全性得不到有效保障。

自然條件同樣會對新能源發(fā)電產生巨大影響，導致其難以預測和調控。不過，各類發(fā)電方式受到影響的程度有高有低。雖然自然條件會對地熱能產生影響，不過一般它在較長時間中可以確保穩(wěn)定性的能量來源。再者，因為熱值不穩(wěn)定會導致生物質能發(fā)電存在穩(wěn)定性與經濟性等問題，而自然條件對其影響較小，可以比較容易的實施調控。對于風能發(fā)電與太陽能發(fā)電，自然條件對其影響最大，目前新能源發(fā)電在并入電網后，可控性是其不穩(wěn)定性的主要影響因素。

總而言之，因為新能源接入電網，且規(guī)模較大，在運行與生產方面帶來重大挑戰(zhàn)，所以亟需以大規(guī)模新能源并網為對象，探究其電力調度，統(tǒng)籌所有發(fā)電能源，實現功率供給和需求的實時動態(tài)平衡，達到安全運行要求，進而科學高效地應用新能源。

3 新能源接入的電力多目標優(yōu)化調度

3.1 構建多目標優(yōu)化調度模型

在綜合考慮各種影響因素的基礎上，通過各類約束條件下數學建模，構建起多目標優(yōu)化調度模型，做好其可行性的計算驗證工作，由此在方法方面為調度方案的系統(tǒng)制定提供有效指導。

3.2 短期電力調度

針對傳統(tǒng)電力調度來講，其電力來源比較穩(wěn)定，并且容易控制，主要為以負荷為基礎的可預測性，此外常規(guī)電源也具有較強確定性，由此制定電力優(yōu)化調度方案。在電網中接入強間歇性與難以調控的新能源，在較大程度上降低了電網穩(wěn)定性，使其處于實時動態(tài)變化中，增大發(fā)電功率預測難度。要確保電力穩(wěn)定，需要積極處理電力調度不確定因素，即預留相應旋轉備用，減小引發(fā)系統(tǒng)備用缺乏與負荷喪失風險的概率。該調度方式將直接影響常規(guī)機組，導致其運行長時間處于低效狀態(tài)，嚴重浪費資源，新能源應用效益有所降低，對運行成本的節(jié)約非常不利。

3.3 建設備用電源，利用儲能設備，改善電源結構布局

在新能源接入電網之后，要確保電力平衡，需要在電力系統(tǒng)中適當加大調峰容量。在調峰能力較強且穩(wěn)定性較高的備用電源建設過程中，當新能源處于不穩(wěn)定期時，需盡快完成調峰。與此同時，部分儲能設備在開發(fā)及應用方面具有較強實用性，對此應在新能源電力過剩時進行電能存儲，當功率喪失并且用電負荷達到高峰時，將其作為備用電源。對于新能源接入電網之后所產生的不確定性，該調度方式可以有效避免風險，不過在短時間中仍舊難以應用，并且投資成本過高。

3.4 構建智能化管理系統(tǒng)，建立市場機制，引進高效需求側響應

近年來，智能化電網不斷地發(fā)展，隨之帶來大規(guī)模集中或分散新能源電源群體。同時也出現了眾多具有可調度性的負荷群體。在電網調度方案中將其引入，能夠使個體單元和區(qū)域電網所存在的矛盾得到有效協(xié)調。在國外，為確保新能源接入電網之后的電力平衡，主要應用側響應機制。全面、高效應用具有較強間歇性的能源，從整體上提高供電應變能力及其可靠性。

4 結語

綜上所述，新能源接入電網后，嚴重影響電能質量、電壓調整以及電力穩(wěn)定性與安全性等。而新能源接入電力多目標優(yōu)化調度發(fā)揮著不容小覷的作用，可以先整合能源結構后再利用，使各項常規(guī)能源的調峰能力達到最大值，通過多種先進手段的應用有效控制風電場，拓展跨區(qū)電力交易規(guī)模，進而實現減少電力成本、綠色環(huán)保以及可持續(xù)發(fā)展的目的。

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