計及風電出力的電網(wǎng)調(diào)峰能力分析

柳晨+金芳芳

摘 要：風電并網(wǎng)發(fā)電是目前中國極具發(fā)展可能和前景的新能源發(fā)電。本文通過選取我國的典型電源結(jié)構(gòu)，分析其調(diào)峰能力的大小以及對該地區(qū)風電裝機的接納能力來展現(xiàn)現(xiàn)階段系統(tǒng)接納大規(guī)模風電的過程中存在好多的不足之處。我國電源結(jié)構(gòu)以火電為主，即使有些區(qū)域擁有相當充足的水利資源，但季節(jié)的變化也對水電的調(diào)峰能力造成了限制。而火電的調(diào)峰能力在那么多電源中是相對較弱的，風電負調(diào)峰的特點使得很多風電資源沒有得到有效的利用，造成了資源的浪費。進而提出對我國能源發(fā)展的要求。

關鍵詞：風電，調(diào)峰，電網(wǎng)

1調(diào)峰的原理

電網(wǎng)的負荷供應實時都在發(fā)生變化，而眾所周知，電力供需兩端的平衡是供應端去滿足需求端。這就需要相應的措施去調(diào)整電量的供應，以迎合負荷的不斷變化。各種電源形式都具有其自身的特點。

刨去發(fā)電機組本身的調(diào)峰能力，本文介紹的就是一些輔助措施，它們都是在發(fā)電機組的調(diào)峰能力不能滿足負荷的調(diào)峰需求的情況下，去彌補調(diào)峰不足的方法，其經(jīng)濟性是相當?shù)偷?。因為一般的儲能設備，包括抽水蓄能電站在內(nèi)，其效率最高也就達到80%左右，并且造價昂貴。而預測風電，大范圍消納的做法也得消耗大量的人力物力，并且需要很高的技術(shù)手段為支撐。所以說，發(fā)電機組本身的調(diào)峰能力是最經(jīng)濟的，也是調(diào)峰的最主要手段。

2計算電網(wǎng)對風電的接納力

本文運用了典型日負荷數(shù)據(jù)以及風電機組的出力，并針對不同的電源結(jié)構(gòu)與季節(jié)特點做出對風電的接納能力分析。

在具體的計算過程中，風電由于其間歇性和不確定性的特點，可以作為一個負的負荷加在負荷曲線中。由于抽水蓄能電站的運用范圍并不是很廣，而電力外送，預測風力等調(diào)峰手段也無法在典型日中能有很明顯的體現(xiàn)，姑且將水火電機組的調(diào)峰能力視為整個電網(wǎng)的調(diào)峰能力。

3水電機組調(diào)峰能力的計算

水電機組擔負著電力系統(tǒng)調(diào)峰的主要任務，因為其機組起停機周期較短，所以，一般水電自己又被當作調(diào)峰機組。

在枯水期，由于水電機組停機不會導致棄水，因此此時的水電可基本達到100%的調(diào)峰能力。而豐水期，由于需要遵循水電機組滿發(fā)，也就是說不能產(chǎn)生棄水的原則，水電的調(diào)峰能力被打打削弱了，由于各個水域的水流量都各不相同，因此本文中，豐水期的水電機組看作具有20%的調(diào)峰能力。

4火電機組調(diào)峰能力的計算

由于每臺火電機組的參數(shù)都各不相同，因此調(diào)峰能力也各有差異。表1是三臺火電機組的參數(shù)。

我們姑且看作是0.25*100%的調(diào)峰絕對能力。

5風電機組調(diào)峰能力的計算

風電出力日特性是指由于日內(nèi)不同時段光照、氣溫等影響，風速在日內(nèi)各時段統(tǒng)計意義上的大小不同而導致風電出力在日內(nèi)的相對變化規(guī)律。圖2為2010年甘肅電網(wǎng)模擬風電時序出力曲線日內(nèi)各時段平均出力曲線，甘肅風電最大平均出力出現(xiàn)在00：00—01：00，最小平均出力出現(xiàn)在15：00—16：00，從圖中可以看出，甘肅風電夜間的平均出力大于白天的平均出力，風電日內(nèi)平均出力曲線與負荷曲線的變化趨勢相反，可以推斷，風電出現(xiàn)反調(diào)峰效應的概率大于出現(xiàn)正調(diào)峰效應的概率。

6接納風電能力的計算

通過繪圖的方法將典型日負荷數(shù)據(jù)與該日風電出力相合成，得到新的日負荷曲線，然后算得其最大峰谷差，進而求得其需要的調(diào)峰容量。

根據(jù)不同的電源結(jié)構(gòu)以及季節(jié)特點算出系統(tǒng)的調(diào)峰能力，如果系統(tǒng)的調(diào)峰能力大于負荷日需要的調(diào)峰容量，則系統(tǒng)能完全接納現(xiàn)有的風電出力，并可用解方程的方法算出系統(tǒng)還可接納的風電容量。

例：系統(tǒng)的調(diào)峰能力為20534.12MW

在沒有風電出力的情況下，需要的調(diào)峰是17640MW

風電出力以后，需要的調(diào)峰是19242MW

因此，對于該系統(tǒng)，風電裝機已基本打到飽和最多只能增設X，則水電需減少X*0.186/（0.186+0.7293）=0.203X，火電需減少X*0.7293/（0.186+0.7293=0.797X

則系統(tǒng)的調(diào)峰能力變?yōu)?0534.12-0.203X-0.797X*0.25

當，系統(tǒng)調(diào)峰能力剛好滿足的時候，可得：

20534.12-0.203X-0.797X*0.25=19242+X*（19242-17640）/4722.03

可得X=1743MW

因此可得，該地區(qū)最多可增設風電容量1743MW。

如果系統(tǒng)的調(diào)峰能力小于負荷日需要的調(diào)峰容量，則在負荷低谷期，系統(tǒng)將完全不接納風電，并停下一部分火電機組，直至水火電機組能保持最小出力運行時，系統(tǒng)才開始接納風電的出力。

結(jié)論

本文主要通過繪曲線圖的方法來計算電網(wǎng)對風電的接納情況，選取的典型電源結(jié)構(gòu)計算結(jié)果為在枯水期，系統(tǒng)的調(diào)峰能力為20534MW，而系統(tǒng)的調(diào)峰需求是17640MW，系統(tǒng)的調(diào)峰能力有富裕，因此，在枯水期可增設風電容量1743MW。而且，當火電機組有停機的7個小時45分鐘里，系統(tǒng)完全不接納風電出力。因此，電網(wǎng)能在枯水期充分接納現(xiàn)有風電的出力并能接納適量的新增風電容量。

由于文章鋪陳的范圍很大，因此，對于一些具體的細節(jié)并沒有很深入的去剖析。這是不足之處，比如在算例計算的時候，本文沒有根據(jù)具體的水火電機組去計算其調(diào)峰能力，也沒有對更復雜的電源結(jié)構(gòu)做出計算與分析，這也是本文的不足之處，有待改進！

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