計及多能互補系統(tǒng)出力特性的分散式風(fēng)電規(guī)劃

陳正華，曹葉章，鄧 杰，陳 浩

（國網(wǎng)揚州供電公司，江蘇 揚州 225009）

0 引 言

分散式風(fēng)電是指所產(chǎn)生電力可自用，也可上網(wǎng)且在配電系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)的風(fēng)電，其出發(fā)點是把分散的風(fēng)能資源利用起來，對于解決遠距離輸電帶來的能源損耗問題具有重大意義[1-2]。

2011年11月，國家能源局下發(fā)《分散式接入風(fēng)電項目開發(fā)建設(shè)指導(dǎo)意見》，對分散式風(fēng)電項目的接入條件、分散式風(fēng)電項目選址、前期工作與核準以及接入系統(tǒng)技術(shù)要求與運行管理等提出了指導(dǎo)性意見。2018年4月，國家能源局頒發(fā)了《分散式風(fēng)電項目開發(fā)建設(shè)暫行管理辦法》，文件明確指出要鼓勵推行分散式風(fēng)電發(fā)展。

為積極策應(yīng)能源變革的落地實踐，推進分散式風(fēng)電的有序發(fā)展，本文提出分散式風(fēng)電可增裝機評估方法（IICEM），將分散式風(fēng)電規(guī)劃問題量化，使規(guī)劃與實際電網(wǎng)相適應(yīng)，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行[3]。

1 基于IICEM的分散式風(fēng)電規(guī)劃

1.1 分散式風(fēng)電規(guī)劃原則

根據(jù)國家能源局文件《分散式風(fēng)電項目開發(fā)建設(shè)暫行管理辦法》，分散式風(fēng)電規(guī)劃原則主要包含以下四個方面[4]。

（1）電壓等級。分散式風(fēng)電接入電壓等級為110 kV及以下。

（2）接入方案。對于以35 kV及以下電壓等級接入分散式風(fēng)電，其接入方案優(yōu)先考慮T接或π接。

（3）裝機容量。在一個并網(wǎng)點接入的風(fēng)電容量上限以不影響電網(wǎng)安全運行為前提，統(tǒng)籌考慮各電壓等級的接入總?cè)萘俊?/p>

（4）消納要求。分散式風(fēng)電應(yīng)在110 kV及以下電壓等級內(nèi)消納，不向110 kV的上一級電壓等級電網(wǎng)反送電。

1.2 計及多能互補系統(tǒng)耦合特性的IICEM基本理論

根據(jù)章節(jié)1.1所述的規(guī)劃原則，本文采用IICEM作為分散式風(fēng)電規(guī)劃的量化指標。地區(qū)電網(wǎng)主要由220 kV主網(wǎng)和110 kV及以下的配網(wǎng)構(gòu)成。因此，對于分散式風(fēng)電的規(guī)劃分為220 kV變電站和110 kV及以下變電站兩種場景，各場景下潮流流向如圖1所示。

對于220 kV變電站，其電源出力不應(yīng)超過最低負荷，即IIC指標為最低負荷與電源出力的差值[5-6]。

對于110 kV及以下電壓等級變電站，其IIC指標為其最低負荷和電源出力差值與上級主供變電站IIC指標二者間的最大值。

1.3 基于IICEM的地區(qū)電網(wǎng)分散式風(fēng)電規(guī)劃方法

1.3.1 220 kV變電站主變中/低壓側(cè)的IIC指標

220 kV變電站主變中低壓側(cè)分散式風(fēng)電IIC指標主要由該變電站中低壓側(cè)負荷決定，受接入中低壓側(cè)的常規(guī)電源及新能源影響，計算公式為：

其中，P220為220 kV變電站主變中/低壓側(cè)IIC指標；PL2、PG2、PS2、PW2分別為中低壓側(cè)負荷、常規(guī)電源裝機、光伏裝機及風(fēng)電裝機；a、b、c、d分別為負荷系數(shù)、常規(guī)電源出力系數(shù)、光伏及風(fēng)電出力系數(shù)。

圖1 分散式風(fēng)電規(guī)劃各場景下潮流流向示意圖

1.3.2 35/110 kV變電站主變的IIC指標

考慮到分散式風(fēng)電需在110 kV及以下電壓等級消納，故35/110 kV變電站高壓側(cè)分散式風(fēng)電IIC指標取該變電站低谷總負荷和電源出力差值與上級主供變電站中/低壓側(cè)分散式風(fēng)電IIC指標的最大值。計算公式為：

其中，P35/110H*為35/110 kV變電站主變高壓側(cè)可增裝機規(guī)模；PLH1、PGH1、PSH1、PWH1分別為該變電站負荷、常規(guī)電源裝機、光伏裝機和風(fēng)電裝機；Pmain為上級主供變電站中/低壓側(cè)分散式風(fēng)電IIC指標。

需注意，線路倒送潮流不超過線路額定容量的80%，即：

其中，P35/110H為35/110 kV變電站高壓側(cè)IIC指標；SL為35/110 kV變電站主供線路額定容量。

2 多能互補系統(tǒng)的出力特性分析

2.1 夏季高峰負荷新能源出力

分析風(fēng)電光伏夏季高峰出力情況，7月高郵風(fēng)電最大出力系數(shù)99%；光伏最大出力系數(shù)95%。光伏與風(fēng)電出力最大值相對分散，在2018年7月22日11:00光伏與風(fēng)電最大負荷有所重疊，疊加可占兩者容量的92%。

2.2 冬季低谷負荷新能源出力

分析風(fēng)電和光伏冬季低谷負荷出力情況，2月份高郵風(fēng)電最大出力系數(shù)100%；寶應(yīng)光伏最大出力系數(shù)94%。光伏與風(fēng)電出力最大值相對分散，在2018年2月5日13:00光伏與風(fēng)電最大負荷有所重疊，疊加占兩者容量的68%。

3 算例分析

以揚州電網(wǎng)部分220 kV、110 kV變電站為例，計算其分散式風(fēng)電IIC指標，如表1、表2所示。

表1 220 kV變電站IIC指標

表2 110kV變電站IIC指標

4 結(jié) 論

本文計及風(fēng)電光伏多能互補系統(tǒng)的耦合特性進行分散式風(fēng)電規(guī)劃，運用分散式風(fēng)電可增裝機評估方法（IICEM），量化可接入容量指標，細化分散式風(fēng)電規(guī)劃布局，有利于實現(xiàn)電網(wǎng)與新能源的可持續(xù)發(fā)展。