淺談阿勒泰地區新能源消納方式

孫慶宇，程光，張東，王強，于國康

（1.新疆大學，新疆 烏魯木齊 830002；2.國網新疆電力有限公司阿勒泰供電公司，新疆 阿勒泰 836599；3.國網新疆電力有限公司經濟技術研究院，新疆 烏魯木齊 830002）

隨著大力開發風電，阿勒泰地區電源增長將大于負荷增長及電力送出能力。在“十四五”期間，阿勒泰地區電量大量富裕，但阿勒泰電網與主網的聯系較弱，聯絡斷面送電能力有限，無法滿足阿勒泰地區富裕電力外送，窩電、棄風問題嚴重，制約阿勒泰地區風電的大力開發利用。因此，針對阿勒泰電網新能源供給過剩、窩電、棄電問題，參考國內外研究現狀和已有做法，從不同技術角度深入分析阿勒泰地區新能源消納問題。

1 新疆新能源消納研究現狀

1.1 新疆新能源消納面臨的問題

目前，新疆電網新能源仍位于橙色警戒區域，棄電率居高不下，新能源發展主要面臨兩個問題：一是電網消納能力不足。目前新疆各類電源裝機總量約為全網最大負荷的3 倍，新能源消納空間嚴重不足。除部分自備發電企業以新能源替代交易的方式參與新能源消納外，其他自營電網基本未參與新能源消納，新能源消納范圍有限。二是電網調峰困難新能源棄電嚴重。目前新疆供熱機組占火電機組的95%，且新疆冬季供暖期長達6 個月。自備電廠參與電網調峰消納的新能源份額較少、自營電網基本不參與調峰和消納新能源，電網靈活調節電源不足。

1.2 新疆新能源消納常用的策略

（1）挖掘內部新能源消納潛力。一是建立合理的新能源調峰交易機制。通過設立電力交易中心與新能源企業簽訂協議開展調峰交易，擴大新能源企業參與調峰交易的范圍，有效緩解了這些企業的棄風棄光現象。同時，隨著“電力援疆+市場化”的不斷推進，新疆電網不斷擴大新能源發電外送范圍、提升新能源組織和外送能力，并積極推動新能源發電場站和傳統燃煤電廠進行替代交易，進一步有效降低了新能源的棄電率。二是實施新能源對傳統能源的代替。“十三五”以來，新疆自治區通過“電氣化新疆”政策，積極推進疆內部分城市和不同領域開展電能替代業務、建立電能替代示范工程，不斷提高工業生產和居民生活中電能的使用率，也為就地消納提供了實施可能和工作思路。三是激勵綠色電力消費。目前新疆電網一方面采用“電采暖消納新能源”以及“新能源電廠替代自備火電發電權交易”等相關措施，另一方面，對自備電廠進行嚴格規范的運行管理制度，完成火電機組的靈活性改造，最終使電網調峰能力得到加強，為新能源發展創造了更多消納利用空間。此外，新疆還積極推動包括出租車、公交車和私家車在內的電動汽車普及及其充電樁/站建設，鼓勵采用新能源進行照明和采暖，在實現電能消費的綠色化的同時，也促進了新能源的消納。

（2）推進輸電網架建設與電量外送。當前新疆棄風棄光較為嚴重，最主要的原因是每年包括新能源在內的各類電源的發電量遠大于本地的用電量。將盈余電量進行外送，不僅會有效降低新能源棄電量，而且也能夠有力推動新疆經濟和社會發展。因此，組織疆內新能源通過特高壓直流和超高壓交流外送通道送出，是促進新疆新能源消納的主要方式之一。

（3）實施新能源優化調度。目前新能源在規劃和項目方面存在較大結構性矛盾，導致新能源并網裝機較大時電網調峰出現較大困難，同時政府層面也缺乏類似補貼機制的相關激勵政策，這使得傳統火電企業在主動為新能源進行調峰時缺乏積極性。隨著新能源裝機規模越來越大，電網的調峰能力受限將更加嚴重。為了保證新能源調峰的靈活性和有效性，可以建立消納新能源優先調度方案，完善調峰輔助服務機制。

2 阿勒泰地區新能源發展情況

2.1 阿勒泰地區新能源裝機情況

截至2019年年底，阿勒泰電網風電裝機141.41 萬kW，占44.98%，加上少量光伏裝機后，新能源裝機幾乎占據了阿勒泰地區各類電源裝機總量的一半，由此帶來的問題便是新能源消納所面臨的巨大壓力。

2.2 阿勒泰地區新能源出力特性

由于風電占阿勒泰地區電源裝機占比較大，考慮到風電的出力特性，所以當風電大發時，阿勒泰地區用電負荷僅通過風電就能夠實現滿足，當風電出力較小時，電網所需要的電力主要通過水電出力和從主網下網來滿足。在這種情況下，阿勒泰地區的電源發電安排就需要考慮不同的電源出力場景。阿勒泰地區每年夏季為來水高峰期，約占全年來水總量的3/4，其他時間為枯水期，且所建設的水電站均為徑流式，不具備可調節性。因此，受新能源和水電出力特性影響，阿勒泰地區電網運行調整難度較大。

2.3 阿勒泰地區新能源發展存在的問題

（1）新能源裝機規模不斷增大，而負荷增速緩慢，受風電出力特點影響，阿勒泰地區電力盈余具有間歇性和季節性，夏季電力盈余較大，塔額盆地區域無穩定電源裝機，下網電量取決于新能源發電情況。

（2）阿勒泰電網處于新疆電網最北部，220kV 電網較薄弱，線路距離長，穩定極限低。阿勒泰750kV 輸變電工程的建成后，阿勒泰電網外送通道輸電能力雖有所提升，但受上一級斷面穩定極限限制，阿勒泰地區大量盈余電力無法全部送向主網，制約了地區新能源電力的開發。

3 阿勒泰地區新能源消納方式分析

通過上述對目前新能源消納主要方式、影響因素和新疆新能源消納常用措施的分析，根據阿勒泰地區新能源資源特性和電網結構特點，結合自治區和阿勒泰地區政府相關政策，未來阿勒泰地區新能源消納可以采用以下幾種方式。

3.1 多能互補方案

阿勒泰地區有著豐富的水利資源和風能、光伏資源，具備開發清潔能源的大力開發，同時具備開發一定火電裝機，可參與全疆能源配置。清潔能源（水火風光多能互補）市場化消納機制重點是構建電力中長期交易加適時開展現貨交易模式試點，通過引進清潔能源友好型的可中斷負荷，以其新增可中斷用電負荷全電量中的80%以上部分通過中長期雙邊交易為主要消納方式，剩余20%及以下電量部分用于參與日前現貨交易初級階段試點模式，用以消納清潔能源棄電量，降低阿勒泰地區棄電規模，實現棄電量和棄電率的實質性降低。

3.2 清潔供暖方案

在電采暖同時蓄熱方式下，阿勒泰市區2020年電采暖負荷將達到約184.8 兆瓦，清潔能源年替代電量2.33 億千瓦時；在電采暖分三批蓄熱方式下，阿勒泰市區2020年電采暖負荷達到61.6 兆瓦，清潔能源年替代電量2.33 億千瓦時。進入“十四五”以后，隨著阿勒泰市區電采暖負荷進一步增大，清潔能源年替代電量也將得到明顯提升，其中新能源所占比重也將不斷增大。

3.3 需求響應方案

對于需求響應參與新能源消納來說，其核心是建立基于需求響應的新能源消納經濟調度模型。該經濟調度模型在不同工況和場景下的運行，可以很好地應對新能源出力波動性和不確定性問題，滿足系統調峰調頻需求，有效緩解新能源棄電問題，同時，還可以提高新能源場站運行的經濟性。

3.4 電力儲能方案

通過充分利用新能源棄電，一方面，可以有效促進新能源電量的消納，在一定程度上避免棄電的產生；另一方面，也能減少新能源接入主網后對電網的沖擊影響。此外，在新能源場站附近建設儲能電站，可以同時實現新能源場站和儲能電站的良好運營和電網公司的優化調度，滿足各方需求，最終達到一個多方共贏的結果，進一步促進阿勒泰新能源產業的發展。

3.5 電力外送方案

750kV 主網架延伸至阿勒泰地區后，該地區富裕電力通過750kV 線路送出，送電能力約為3000MW，較投運前220kW網架提升2200MW。但上一級塔城-五家渠斷面受同桿問題影響，輸電能力有限，成為阿勒泰地區新能源送出新的“卡脖子”問題。因此，后續仍需要考慮進一步補強北疆三地市送出斷面。

4 結語

通過分析國內外新能源消納途徑以及新疆新能源消納的制約因素和所采取的措施，結合阿勒泰地區能源結構、電源裝機和網架現狀，系統研究了阿勒泰地區新能源消納可以實施的技術方案，給出了內部消納潛力挖掘、電力外送和配置儲能裝置等幾種新能源優化消納的有效實施途徑，為后續阿勒泰地區新能源電量消納和產業發展提供了技術和決策參考。