適應分布式新能源發電系統負荷調峰策略研究

文_陳浩龍

甘肅工業職業技術學院

在節能環保的理念下，新能源獲得了快速發展，有效緩解了電力地區分布不平衡的現狀。在諸多新能源發電方式中，分布式光伏系統備受家庭用戶的喜歡，在許多地區得到了應用，如滄州光伏農業溫室、桂林洋農業公園、大連國際會議中心等。分布式新能源發電系統的優勢較為凸顯，為用戶用電帶來新的選擇，且推動了清潔能源的普及，改善了我國的大氣環境。在分布式光伏系統的實際應用中，為實現經濟、電力的最大效益，需要對分布式新能源發電系統進行負荷調峰方面的研究，掌握分布式新能源發電系統的發電特點，并采取相對應的負荷調峰策略，降低電力企業分分布式新能源發電系統的負荷調峰壓力，推動分布式新能源發電系統的新發展。

1 分布式新能源發電系統對電網負荷調峰的影響分析

越來越多的分布式新能源發電系統接入到電網之中，且分布式新能源發電系統的比重在不斷上升，對電網的負荷調峰影響越來越大。分布式新能源發電系統不同于水電、火電，分布式新能源發電系統本著自發自用、就近消納的原則，一般不會進行大規模的儲能，而是就地消化，因電網中存在著分布式新能源發電系統與火電、水電，導致電網在調度電力時，存在著較大的壓力，若不能及時消化掉分布式新能源發電系統所產生的多余電力，勢必會影響到火電、水電在電網中的運行，給電網的負荷調峰工作造成極大的困擾。故使新能源發電在發電過程中呈現出明顯的時間曲線，且該曲線隨著光照的強度變化而變化，電網中的凈負荷曲線和負荷曲線之間的差異越來越大，兩者之間形成鮮明的對比。以某地區的分布式新能源發電系統為例，該地區地處我國中南部地區，全年光照時間在200 天以上，其在光照條件較好的時候，CP 值可達1700MW，凈負荷值可達0.6 ～0.8，負荷值降低到0.2 ～0.4。而當光照強度較差時，則凈負荷值與負荷值之間出現反轉。從每日的光照強度對CP 值的影響來看，在每天的早上和晚上，其CP 值較低，中午光照情況較好時，CP 值較高。因此對并入電網的分布式新能源發電系統，其CP 值的變化，呈現出凈負荷曲線和負荷曲線的直接影響，隨著光照強度的變化而變化，影響著電網在負荷調峰方面的工作，若負荷調峰工作應對不力，將會導致分布式新能源發電系統負荷調峰工作的失敗，不利于分布式新能源發電系統并入電網。

2 推動分布式新能源發電系統的負荷調峰能力提高的策略

2.1 構建長時間尺度負荷調峰模式

在分布式新能源發電系統的負荷調峰工作方面，為有效提升負荷調峰工作能力，協調并入電網的分布式新能源發電系統與火電、水電的關系，推動分布式新能源發電系統的深入發展，在負荷調峰工作方面應用長時間尺度負荷調峰模式，發揮長尺度負荷調峰模式的積極作用。長尺度負荷調峰工作的優勢在于對高載能負荷的調控，當電網中的高載能負荷較大時，可通過對進入電網的分布式新能源電力進行調整、中斷、轉移等方式，快速降低電網中的分布式新能源電力，降低分布式新能源所發電力的載能，將其下降到合理范圍之內，防止高載能下對電網、電力線路的損耗與破壞。長時間尺度負荷調峰模式還能用于調節低載能現象，當電網中電力的載能較低時，會導致電力輸送不足，出現電壓不穩定現象。因此當電力低載能現象出現時，往往與分布式新能源發電系統不足有關，此時為防止低載能對分布式新能源發電系統所帶來的破壞，應通過長時間尺度負荷調峰模式，對分布式新能源發電系統進行調峰處理，逐漸提高分布式新能源發電系統的載能，讓其上升到合理范圍之內。通常而言，無論是降低高載能，還是提高低載能，分布式新能源發電系統在長時間尺度負荷調峰模式下，都需要花費較長的時間，一般在6 ～8h，方能達到分布式新能源電力負荷的正常值。通過長時間尺度負荷調峰達到合理安排分布式新能源發電系統的目標，為分布式新能源發電系統并入電網以后，尤其是大規模電網，能夠配合電網的負荷調峰工作，降低電網之中的高載能和低載能，確保電網的穩定運行，保證用電設備的安全。

2.2 短時間負荷調峰模式的應用

相比較長時間負荷調峰，短時間負荷調峰具有響應時間段，實現負荷調峰目標速度快的特點，在分布式新能源發電系統中的應用，能夠將突發的電壓異常、電流過大等問題解決，保障分布式新能源發電系統的穩定運行。不同于長時間尺度負荷調峰對高載能和低載能的調整、轉移，短時間負荷調峰主要是通過調整分布式新能源發電系統的爬坡率和容量，以在短時間內快速降低分布式新能源發電系統的電壓、電流、載荷等，實現分布式新能源發電系統的穩定運行。如在分布式新能源發電系統處于高負荷場景時，可通過快速調整分布式新能源發電系統的爬坡率和最大調節容量，計算出二者之間的差異，從而判定分布式新能源發電系統的最大爬坡調峰能力，然后依據所計算的最大爬坡調峰能力，對爬坡率和調節容量進行調節，在達到最大爬坡調峰能力以后，即終止調節，達到降低分布式新能源發電系統中負荷過高的現象。

2.3 應用ECP調度方法

ECP 調度方法是一種應用于大規模分布式新能源發電系統的負荷調峰方法，在將ECP 調度方法應用到分布式新能源發電系統之中后，能夠對分布式新能源發電系統的負荷進行有效的調峰處理，達到移峰填谷的效果。ECP 調度方法首先對分布式新能源發電系統的負荷進行公式計算，計算出分布式新能源發電系統的凈負荷方差，其公式如下：

在該公式中，T為調度總周期數； 是分布式新能源發電系統系統的負荷值， 是此時分布式新能源發電系統的放電功率。通過對該公式的計算，可以得出分布式新能源發電系統的凈負荷方差，然后根據所計算出的分布式新能源發電系統凈負荷方差值，對分布式新能源發電系統中的凈負荷進行調整，所采用的方式有功率平衡約束、分布式新能源發電系統電力約束、控制分布式新能源發電量、調整分布式新能源發電系統的爬坡率等。經過上述方式，使分布式新能源發電系統中的凈負荷值縮小，保持在合理范圍之內。以某分布式新能源發電系統為例，在應用了ECP 調度方法以后，通過控制分布式新能源發電系統的發電量，達到了控制分布式新能源發電系統中凈負荷值的目的，相比較常規調度方法，ECP 調度方法能夠使分布式新能源發電系統的切換充放電狀態次數下降60%，提高了分布式新能源發電系統中電池的壽命與使用效率，分布式新能源發電系統的電能損耗下降35%，保障了分布式新能源發電系統的電力供應。

2.4 消納能源新增量

分布式新能源發電系統出現差異較大的凈負荷值時，為應用負荷調峰方法降低分布式新能源發電系統的凈負荷值，調節負荷值到合理空間之內，可采用消納能源新增量的方法，其方法如下：

①應用高載能負荷連續調節，如上所屬的調節分布式新能源發電系統中高載能的方法，可對分布式新能源發電系統中的高載能進行調節，不同的是不采用長時間或短時間尺度的負荷調峰，而是將分布式新能源發電系統所新增的電量，通過轉移到方式，轉入到電網蓄電池、用電量較大的電力線路之中，將新增的電量快速消耗掉，減少棄風、棄光現象的發生。

②運用分布式新能源發電系統的自備發電機進行調整，將分布式新能源發電系統中的高載能降低下來，以進行階躍變化。所用的方法是通過分布式新能源發電系統的自備發電機，將新增量通過階躍變化，轉入到不同的電力線路之中，尤其是那些凈負荷值較大的電力線路，實現電力線路的平衡。通過對分布式新能源發電系統新增量的消納，實現分布式新能源發電系統凈負荷值的穩定。

3 結語

隨著新能源的快速發展，新能源所應用的范圍日益廣泛，分布式新能源發電由于安裝方便、靈活，在建筑、家庭中得到廣泛應用。隨著分布式新能源發電并入電網，尤其是大規模并入電網，對新能源發電提出更高的要求，需要采取負荷調峰策略，才能夠保證并入電網的分布式新能源發電的穩定運行，解決存在的電流過大、電壓不穩、凈負差值過大等問題，為新能源的廣泛應用奠定良好基礎，保證分布式新能源發電電路安全。