區(qū)域獨(dú)立電網(wǎng)光伏消納能力測(cè)算方法

董思遠(yuǎn)

（中國(guó)電建集團(tuán)海南電力設(shè)計(jì)研究院有限公司，海南 三亞572000）

光伏發(fā)電能力主要受到太陽(yáng)輻射影響，隨太陽(yáng)照射的周期變化而變化。根據(jù)光伏發(fā)電的出力特性，對(duì)不考慮配置儲(chǔ)能裝置情況下，區(qū)域獨(dú)立電網(wǎng)光伏消納能力測(cè)算進(jìn)行分析。

1 對(duì)光伏發(fā)電出力特性進(jìn)行分析

分析電網(wǎng)對(duì)光伏消納能力，光伏出力是重要測(cè)算指標(biāo)，一般情況，建議取當(dāng)?shù)貙?shí)測(cè)最大光伏出力日曲線作為光伏出力特性進(jìn)行計(jì)算。以我國(guó)南方某省為例，光伏電站日出力在7:00—19:00 之間，在1:00—6:00 和20:00—24:00，電站處于不出力狀態(tài)，7:00—19:00 呈對(duì)稱拋物線形，7:00—12:00 電站出力逐漸增大，在12:00—13:00 之間達(dá)到一日中的最大出力，14:00—19:00 電站出力逐漸減小。全省光伏出力基本在0～50%之間波動(dòng)，在12:00左右達(dá)到一日中的最大出力為49.42%，在7:00 和19:00 為一日的中的最小出力為1.27%。綜合考慮省內(nèi)各地光伏出力特性情況，全省光伏最大出力按裝機(jī)容量55%考慮，單體光伏最大出力按照裝機(jī)容量80%考慮，典型晴天光伏出力曲線如圖1所示。

圖1 光伏出力特性

注：測(cè)算單體光伏接入消納能力時(shí)，一般可采用光伏通用出力曲線，但測(cè)算區(qū)域光伏接入消納能力時(shí)，光伏出力曲線建議將已投產(chǎn)全部光伏出力曲線（或不同位置測(cè)光曲線折算光伏處理后）進(jìn)行疊加，測(cè)算綜合出力曲線，以更準(zhǔn)確判斷區(qū)域電網(wǎng)某時(shí)刻電網(wǎng)中光伏實(shí)際發(fā)出電力情況，區(qū)域光伏出力曲線通常低于單體光伏出力曲線。

2 光伏區(qū)域消納能力測(cè)算

光伏區(qū)域消納能力主要受限于地區(qū)負(fù)荷水平、電源結(jié)構(gòu)以及區(qū)域聯(lián)絡(luò)通道送電情況。光伏接入電網(wǎng)后，一般優(yōu)先就地消納，剩余電力通過(guò)電力通道送往周邊地區(qū)消納。就地消納能力參考數(shù)據(jù)為當(dāng)?shù)刎?fù)荷水平、負(fù)荷特性曲線。光伏接入電網(wǎng)后，將消減午間負(fù)荷，當(dāng)光伏裝機(jī)容量和出力達(dá)到較大量時(shí)，午間負(fù)荷將變成全天“低谷”負(fù)荷期，此時(shí)需要對(duì)應(yīng)壓低其他可調(diào)電廠出力。一般情況，光伏消納水平測(cè)算邊界條件，由于其出力不可調(diào)特點(diǎn)，大量光伏電力就地消納導(dǎo)致全省電力系統(tǒng)調(diào)峰難度增加，通常以新增電站后，不惡化地區(qū)調(diào)峰形勢(shì)、不增加地區(qū)機(jī)組調(diào)峰深度為主要原則。該省光伏最大出力時(shí)刻于午間低谷負(fù)荷時(shí)刻基本充合，此時(shí)光伏電站常年每日最大出力考慮不大于全天日間午間低谷負(fù)荷與最小負(fù)荷的差至即可滿足系統(tǒng)調(diào)峰和電力平衡要求，如圖2所示。

圖2 光伏消納總量示意圖

仍然以南方某省為例，明確光伏出力特性后，對(duì)規(guī)劃年12個(gè)月進(jìn)行調(diào)峰平衡，平衡原則按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)調(diào)峰平衡測(cè)算：明確聯(lián)絡(luò)線路受入、送出電力以及調(diào)節(jié)能力；明確地區(qū)電源最小技術(shù)出力；明確抽水蓄能是否參與平衡；明確各月不可調(diào)電源出力情況；參考當(dāng)?shù)剡\(yùn)行方式，對(duì)規(guī)劃年電源檢修進(jìn)行安排。通過(guò)調(diào)峰平衡結(jié)果，測(cè)算在滿足夜間調(diào)峰需求及全天電力平衡需求基礎(chǔ)上，采取最強(qiáng)調(diào)峰措施下（如氣電啟停調(diào)峰、氣電光伏錯(cuò)峰開(kāi)機(jī)、抽蓄調(diào)峰等），地區(qū)全年光伏滿出力時(shí)調(diào)峰盈余空間，即為當(dāng)?shù)乜上{光伏出力總量。全年最小可接納光伏出力總量，按光伏出力比例反算光伏裝機(jī)即為當(dāng)年可新增消納光伏總量。在此基礎(chǔ)上，疊加外送斷面送電裕度，即為當(dāng)?shù)毓夥山蛹{總量。

表1 南方某省某年光伏出力

表2 南方某省某年調(diào)峰平衡計(jì)算

2.1 平衡原則

光伏出力：綜合考慮當(dāng)?shù)馗鞯毓夥隽μ匦郧闆r，1—12月份全省光伏最大出力比例如表1所示。

區(qū)域電網(wǎng)潮流交換：日受入電力500 MW。結(jié)合對(duì)側(cè)電網(wǎng)情況，12 月至第二年的4 月，午間受入酌情調(diào)低。

煤電機(jī)組：最小技術(shù)出力按額定容量的40%考慮，老舊煤電按停機(jī)狀態(tài)計(jì)入調(diào)峰平衡。

氣電機(jī)組：除熱電聯(lián)供機(jī)組外，氣電機(jī)組每天啟停一次考慮。熱電聯(lián)供機(jī)組最小出力為額定容量75%，其余氣電保留一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，機(jī)組最小技術(shù)出力按照裝機(jī)容量的40%考率。

核電機(jī)組：核電不參與系統(tǒng)調(diào)峰，受環(huán)境溫度影響，單臺(tái)機(jī)組扣減1萬(wàn)kW。

抽蓄：抽蓄電站參與午間調(diào)峰平衡，抽水負(fù)荷按照60 萬(wàn)kW 考慮；抽蓄電站參與電力平衡，發(fā)電出力按照40萬(wàn)kW考慮。

垃圾發(fā)電機(jī)組：每月檢修裝機(jī)容量按照垃圾發(fā)電裝機(jī)容量10%考慮，最大出力按照80%考慮。

生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組：每月檢修裝機(jī)容量按照垃圾發(fā)電裝機(jī)容量10%考慮，最大出力按照40%考慮。

水電機(jī)組：根據(jù)歷年水電情況進(jìn)行分析。

風(fēng)電機(jī)組：考慮反調(diào)峰特性，風(fēng)電出力按額定出力的20%考慮。

檢修原則：30 萬(wàn)kW 級(jí)煤電每臺(tái)每年檢修30天，抽蓄機(jī)組每臺(tái)每年檢修30天，氣電機(jī)組每臺(tái)每年檢修30天，水電機(jī)組每臺(tái)每年檢修30天，核電機(jī)組檢修周期18個(gè)月，檢修時(shí)間為30天。

月份三、機(jī)組檢修/萬(wàn)kW煤電氣電核電水電抽蓄垃圾發(fā)電生物質(zhì)發(fā)電四、午間最小出力/萬(wàn)kW煤電氣電核電水電抽蓄風(fēng)電光伏垃圾發(fā)電生物質(zhì)發(fā)電五、對(duì)外聯(lián)絡(luò)/萬(wàn)kW基荷承擔(dān)事故備用六、可利用容量/萬(wàn)kVA七、晚間電力盈余/萬(wàn)kW八、晚間調(diào)峰盈余/萬(wàn)kW九、午間電力盈余/萬(wàn)kW十、僅保留一臺(tái)機(jī)運(yùn)行的午間調(diào)峰盈余/萬(wàn)kW 1月60 35 22 3月44 35 4月11 5月26 6月7月8月58 35 9月38 35 11月112 35 74.6 12月110 33 68 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 8 0 0 0 0 6 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 10月131 35 28.6 65 2月127 33 0 65 6 20 2.8 0.5 253 97 30 64 5-40 6 70 20 2 105 40 65 636 84 54 182 41 3.3 20 2.8 0.5 355 110 48 128 5-40 6 76 20 2 115 50 65 781 93 93 110 92 3.3 0 2.8 0.5 335 110 48 128 5-60 6 76 20 2 115 50 65 800 112 158 135 170 0 0 0 0 0 0 6 0 2.8 0.5 297 96 30 128 5-60 6 70 20 2 95 30 65 704 109 28 252 19 2.8 0.5 297 96 30 128 5-60 6 70 20 2 115 50 65 719 151 46 229 40 2.8 0.5 335 110 48 128 5-60 6 76 20 2 115 50 65 796 172 95 201 94 2.8 0.5 342 110 48 128 5-60 6 83 20 2 115 50 65 847 144 199 100 196 2.8 0.5 352 96 48 128 9-40 6 83 20 2 115 50 65 792 140 104 111 95 2.8 0.5 379 96 48 128 43-60 6 95 20 2 115 50 65 812 227 42 195 28 2.8 0.5 305 96 48 64 40-60 6 89 20 2 115 50 65 722 138 113 169 91 2.8 0.5 333 96 48 128 10-60 6 83 20 2 115 50 65 745 160 33 274 17 2.8 0.5 329 97 48 128 5-60 6 83 20 2 95 30 65 748 136 57 261 14

2.2 調(diào)峰平衡計(jì)算結(jié)果

如表2 所示，根據(jù)晚間電力盈余和調(diào)峰盈余情況，調(diào)整系統(tǒng)開(kāi)機(jī)方式，避免午間采取特殊調(diào)峰方式下晚間無(wú)法滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求。在不給系統(tǒng)帶來(lái)新的調(diào)峰問(wèn)題情況下，該地區(qū)午間各氣電廠可關(guān)停一臺(tái)機(jī)組，僅保留一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，午間調(diào)峰盈余即為系統(tǒng)可新增消納的光伏出力情況，其下限值即為新增光伏出力的上限值。經(jīng)測(cè)算，某年南方某省在考慮對(duì)外受入30萬(wàn)～50萬(wàn)kW電力情況下，該地區(qū)某年全年調(diào)峰盈余14 萬(wàn)～196 萬(wàn)kW，結(jié)合各月份的光伏出力比例，全年可新增光伏出力總量約22萬(wàn)kW。

3 結(jié)束語(yǔ)

以當(dāng)?shù)毓夥隽μ匦郧€、負(fù)荷特性曲線為基礎(chǔ)，采取煤電深度調(diào)峰、氣電配合新能源錯(cuò)峰開(kāi)機(jī)、盈余電力停機(jī)等措施，進(jìn)行電力、調(diào)峰平衡計(jì)算，可取得電網(wǎng)實(shí)際調(diào)峰極限情況，其調(diào)峰盈余部分即為系統(tǒng)可消納的不可調(diào)電源出力上限。再通過(guò)光伏出力特性，以系統(tǒng)可消納光伏出力值（調(diào)峰盈余電力）可取得系統(tǒng)可消納光伏裝機(jī)總量。針對(duì)已批復(fù)光伏的并網(wǎng)，若光伏總量超過(guò)可消納光伏裝機(jī)容量的測(cè)算結(jié)果，超過(guò)部分可作為配套儲(chǔ)能裝置出力參考。