新能源消納關鍵因素分析及解決措施研究

文_司榮國 賈艷剛 曹東 劉海洋

1.青海省綠色發電集團股份有限公司 2.南京綠新能源研究院有限公司 3.國泰綠色能源有限責任公司

1 新能源消納現狀分析

現階段我國新能源發展速度極快，累計裝機容量排世界第一。新能源滲透率遠超于同期部分發達國家。我國新能源發展成效有目共睹，消納總量增大，但風能、光能等具有一定的隨機性與波動性，能源整體消納率處于有待提升的階段，棄光、棄風等問題愈加顯著，備受國家及社會各領域的關注。因此為切實提升新能源開發利用的經濟效益與服務效益，應做好新能源消納工作，緩解地區能源消納矛盾。

2 新能源消納關鍵因素

2.1 新能源消納機理

目前我國電網谷峰差距達到30%以上，無法從根本上滿足電力系統平衡負荷的原則。因風能及光能固有特征，新能源波動會直接影響到裝機容量，并呈現出反調峰特征。高比例新能源進入到電力系統中，會增加系統調節負擔，導致常規電源隨著能源負荷總量而不斷變化。在新能源出力過大的情況下，需保證系統動態平衡性，因此出現棄風、棄光現象。

2.2 新能源消納影響因素

因電力系統內部無網絡約束，新能源消納需滿足發電、用電平衡與系統調節能力的下限約束，形成新能源消納空間。通過實際計算發現，增加新能源消納需在保障備用電源平衡的情況下，控制新能源平衡后的正備用容量，降低常規電源開機總量，增設具有更強調峰能力的機組，提升系統下調能力。

正備用容量是控制新能源消納的重要影響因素，可以在保障電力系統正常平穩運行的情況下，將正備用容量控制在最小范圍內。同時，孤立系統內的新能源消納需通過電源總體調節、負荷電量與負荷率調節，電源調節性能與負荷電量成正比關系，峰谷差距與新能源理論消納空間呈反比關系。

控制常規電源計劃，根據新能源出力靈活安排電能外送，可以切實提升通道容量，增加消納空間，更好實現電網互通與電力調節的全局配置。新能源電力資源的外送需要建設在完善有效的跨省效益與服務機制基礎上，通過降低地區間能源交易難度，切實提升調峰服務工作的積極性。

3 影響新能源消納關鍵因素的癥結所在

對我國現存棄光、棄風問題，對影響新能源消納關鍵因素的癥結所在進行綜合分析。

我國新能源裝機分布與負荷關系不匹配，新能源裝機分布不均勻，與負荷呈現出逆向分布的特征。三北地區負荷占新能源消納裝機總容量的36%，遠低于甘肅、寧夏等地區。

從電源調節性能分析。我國抽蓄、燃機運行期間的靈活性較低，與發達國家相比依然存在較大差距。火電機在供暖期的調節能力不高，無法從根本上滿足各地區電源供應要求。

電網互聯互通的綜合水平不高，難以支撐三北地區新能源外送。雖然西北電網新能源裝機容量不斷增長，但能夠實現電力外送的容量卻較低。新能源消納問題與負荷規模、電源調節與電網互聯網之間的關鍵因素具有較強的關聯性，因三北地區新能源消納效果不佳，致使消納空間沒有得到充分利用，導致棄風、棄光等問題頻繁出現。

由于我國電力市場建設、調峰得補償、價格響應等市場機制尚未建立健全，發電計劃多由政府部門制定，對外來新能源的開發與利用積極性不高，導致新能源消納難度持續上漲。

4 新能源消納關鍵因素的解決對策

4.1 提升電源調節力

為從根本上提升新能源消納水平，高質高效利用新能源，需從提升電源調節能力入手。對東北、西北電網的火電機組進行靈活性改造，確保地區電源調節力滿足實際供電要求。同時，控制供熱機組以及凝氣機組最小技術出力率，促進東北地區抽蓄電站建設，切實提升抽蓄電站裝機規模以及實際裝機容量。

4.2 提高電網互通水平

隨著現代化發展，各領域生產建設期間的用電需求量急劇增加，包括電源在內的發電機容量持續增長，與用電市場的實際發展水平存在一定差距，發電設備利用率不斷下降。同時，全國用電水平持續增加，新能源裝機增長速度要明顯超過用電增長速度。能源負荷不平衡等問題始終存在，新能源富集地區負荷度小，需將工作重點放置在跨省區送電通道建設中，通過切實提升各能源消納范圍，促進資源優化配置等方式，加強各地區電網建設的互通性，為提高跨區直流輸電能力奠定堅實基礎。

在技術層面上提升電網互通水平，應確保發電系統具有一定的靈活性，確保系統能夠更好滿足不同層面上的能源需求，防止進行新能源生產過剩情況出現。同時，注重計算機網絡技術的應用，加快電網聯網建設，打造電力信息互通的市場環境，切實提升新能源的消納能力。

4.3 注重新能源消納生產模擬

基于新能源消納現狀與影響因素，構建起更加完整科學的新能源消納時序生產模擬系統。結合電網實際運行情況，建立起時序生產模型，確保各子系統之間的網絡約束與新能源消納水平保持均衡。在新能源消納生產模擬過程中，應將重點優化目標放置在全部時段新能源發電量總和最大等方面。注重對新能源消納情況的模擬，如電力平衡約束模擬、電源調節性能約束模擬、電源電量約束模擬以及跨區聯絡線模擬等。通過對所建立起對新能源消納生產模型進行全面分析后發現，為更好解決新能源消納問題，不同地區應將發展重點放置在自身新能源建設不足的地方。通過生產模擬可知，預計2020年東北區域用電量達458.4TWh，西北地區電網用電量達850.5TWh，在不處理新能源消納問題的情況下，東北地區新能源發電量將會達到70.2TWh，棄風與棄光率為26.8%。2020年基礎場景負荷量如表1所示。

表1 2020年基礎場景負荷量 （TWh）

因此為做好新能源消納工作，需提升東北、西北地區火電機組調峰能力，確保地區新能源消納水平符合新能源建設目標；注重在東北地區建立起跨區外送通道，確保新能源消納工作穩定高速開展；鼓勵電動汽車參與到新能源消納中，借助電力汽車提升新能源消納水平，確保城市交通建設與新能源消納工作緊密地聯系在一起。

4.4 創新市場交易組織方式

通過不斷創新能源市場交易組織方式，建立健全完善的市場機制。在電力市場平臺構建過程中，通過推動新能源市場交易，解決新能源消納問題。具體而言，對跨省間新能源進行直接交易、拉近新能源與電力用戶、售電企業之間的關聯，建立起新能源與新能源用戶的直接交易模式，從根本上提升新能源消納過程中的經濟效益與服務效益。加大綜合能源服務市場擴寬力度，從根本上提升電能代替率，提升清潔能源在各領域生產經營建設期間的利用率，促進地區可持續發展。

積極開展技術適用性高、經濟效益更強的電能示范項目，通過以點帶面的方式擴大電能代替范圍。借助市政化機制來控制相關企業的自發用電量，提升新能源消納能力。發展現貨市場，引導火電資源的自動調峰，實現新能源最大化里利用率目標，從根本上解決各地區新能源消納難、消納工作不積極等問題。

5 結語

我國新能源開發采用集中式，本地能源消納空間有限，在靈活調峰等方面的靈活性與有效性不足，新能源市場管理機制始終處于有待提升的階段，需相關管理部門認清影響新能源消納的關鍵因素，結合國家新能源建設要求，做好調節抽蓄、燃機等工作，加快信息技術與能源開發融合，為充分發揮出新能源建設工作的積極作用奠定堅實基礎。