適應(yīng)分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)負荷調(diào)峰策略研究

文_陳浩龍

甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

在節(jié)能環(huán)保的理念下，新能源獲得了快速發(fā)展，有效緩解了電力地區(qū)分布不平衡的現(xiàn)狀。在諸多新能源發(fā)電方式中，分布式光伏系統(tǒng)備受家庭用戶的喜歡，在許多地區(qū)得到了應(yīng)用，如滄州光伏農(nóng)業(yè)溫室、桂林洋農(nóng)業(yè)公園、大連國際會議中心等。分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)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(huán)境。在分布式光伏系統(tǒng)的實際應(yīng)用中，為實現(xiàn)經(jīng)濟、電力的最大效益，需要對分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)進行負荷調(diào)峰方面的研究，掌握分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電特點，并采取相對應(yīng)的負荷調(diào)峰策略，降低電力企業(yè)分分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的負荷調(diào)峰壓力，推動分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的新發(fā)展。

1 分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)負荷調(diào)峰的影響分析

越來越多的分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)接入到電網(wǎng)之中，且分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的比重在不斷上升，對電網(wǎng)的負荷調(diào)峰影響越來越大。分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)不同于水電、火電，分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)本著自發(fā)自用、就近消納的原則，一般不會進行大規(guī)模的儲能，而是就地消化，因電網(wǎng)中存在著分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)與火電、水電，導(dǎo)致電網(wǎng)在調(diào)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(fā)電系統(tǒng)所產(chǎn)生的多余電力，勢必會影響到火電、水電在電網(wǎng)中的運行，給電網(wǎng)的負荷調(diào)峰工作造成極大的困擾。故使新能源發(fā)電在發(fā)電過程中呈現(xiàn)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(wǎng)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(qū)的分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)為例，該地區(qū)地處我國中南部地區(qū)，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(dāng)光照強度較差時，則凈負荷值與負荷值之間出現(xiàn)反轉(zhuǎn)。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(wǎng)的分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)，其CP 值的變化，呈現(xiàn)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(wǎng)在負荷調(diào)峰方面的工作，若負荷調(diào)峰工作應(yīng)對不力，將會導(dǎo)致分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)負荷調(diào)峰工作的失敗，不利于分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)。

2 推動分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的負荷調(diào)峰能力提高的策略

2.1 構(gòu)建長時間尺度負荷調(diào)峰模式

在分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的負荷調(diào)峰工作方面，為有效提升負荷調(diào)峰工作能力，協(xié)調(diào)并入電網(wǎng)的分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)與火電、水電的關(guān)系，推動分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的深入發(fā)展，在負荷調(diào)峰工作方面應(yīng)用長時間尺度負荷調(diào)峰模式，發(fā)揮長尺度負荷調(diào)峰模式的積極作用。長尺度負荷調(diào)峰工作的優(yōu)勢在于對高載能負荷的調(diào)控，當(dāng)電網(wǎng)中的高載能負荷較大時，可通過對進入電網(wǎng)的分布式新能源電力進行調(diào)整、中斷、轉(zhuǎn)移等方式，快速降低電網(wǎng)中的分布式新能源電力，降低分布式新能源所發(fā)電力的載能，將其下降到合理范圍之內(nèi)，防止高載能下對電網(wǎng)、電力線路的損耗與破壞。長時間尺度負荷調(diào)峰模式還能用于調(diào)節(jié)低載能現(xiàn)象，當(dāng)電網(wǎng)中電力的載能較低時，會導(dǎo)致電力輸送不足，出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定現(xiàn)象。因此當(dāng)電力低載能現(xiàn)象出現(xiàn)時，往往與分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)不足有關(guān)，此時為防止低載能對分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)所帶來的破壞，應(yīng)通過長時間尺度負荷調(diào)峰模式，對分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)進行調(diào)峰處理，逐漸提高分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的載能，讓其上升到合理范圍之內(nèi)。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(fā)電系統(tǒng)在長時間尺度負荷調(diào)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(diào)峰達到合理安排分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的目標(biāo)，為分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)以后，尤其是大規(guī)模電網(wǎng)，能夠配合電網(wǎng)的負荷調(diào)峰工作，降低電網(wǎng)之中的高載能和低載能，確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，保證用電設(shè)備的安全。

2.2 短時間負荷調(diào)峰模式的應(yīng)用

相比較長時間負荷調(diào)峰，短時間負荷調(diào)峰具有響應(yīng)時間段，實現(xiàn)負荷調(diào)峰目標(biāo)速度快的特點，在分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠?qū)⑼话l(fā)的電壓異常、電流過大等問題解決，保障分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。不同于長時間尺度負荷調(diào)峰對高載能和低載能的調(diào)整、轉(zhuǎn)移，短時間負荷調(diào)峰主要是通過調(diào)整分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的爬坡率和容量，以在短時間內(nèi)快速降低分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的電壓、電流、載荷等，實現(xiàn)分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。如在分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)處于高負荷場景時，可通過快速調(diào)整分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的爬坡率和最大調(diào)節(jié)容量，計算出二者之間的差異，從而判定分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的最大爬坡調(diào)峰能力，然后依據(jù)所計算的最大爬坡調(diào)峰能力，對爬坡率和調(diào)節(jié)容量進行調(diào)節(jié)，在達到最大爬坡調(diào)峰能力以后，即終止調(diào)節(jié)，達到降低分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)中負荷過高的現(xiàn)象。

2.3 應(yīng)用ECP調(diào)度方法

ECP 調(diào)度方法是一種應(yīng)用于大規(guī)模分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的負荷調(diào)峰方法，在將ECP 調(diào)度方法應(yīng)用到分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)之中后，能夠?qū)Ψ植际叫履茉窗l(fā)電系統(tǒng)的負荷進行有效的調(diào)峰處理，達到移峰填谷的效果。ECP 調(diào)度方法首先對分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的負荷進行公式計算，計算出分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的凈負荷方差，其公式如下：

在該公式中，T為調(diào)度總周期數(shù)； 是分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)系統(tǒng)的負荷值， 是此時分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)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(fā)電系統(tǒng)的凈負荷方差，然后根據(jù)所計算出的分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)凈負荷方差值，對分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)中的凈負荷進行調(diào)整，所采用的方式有功率平衡約束、分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)電力約束、控制分布式新能源發(fā)電量、調(diào)整分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的爬坡率等。經(jīng)過上述方式，使分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)中的凈負荷值縮小，保持在合理范圍之內(nèi)。以某分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)為例，在應(yīng)用了ECP 調(diào)度方法以后，通過控制分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量，達到了控制分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)中凈負荷值的目的，相比較常規(guī)調(diào)度方法，ECP 調(diào)度方法能夠使分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的切換充放電狀態(tài)次數(shù)下降60%，提高了分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)中電池的壽命與使用效率，分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的電能損耗下降35%，保障了分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的電力供應(yīng)。

2.4 消納能源新增量

分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)差異較大的凈負荷值時，為應(yīng)用負荷調(diào)峰方法降低分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的凈負荷值，調(diào)節(jié)負荷值到合理空間之內(nèi)，可采用消納能源新增量的方法，其方法如下：

①應(yīng)用高載能負荷連續(xù)調(diào)節(jié)，如上所屬的調(diào)節(jié)分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)中高載能的方法，可對分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)中的高載能進行調(diào)節(jié)，不同的是不采用長時間或短時間尺度的負荷調(diào)峰，而是將分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)所新增的電量，通過轉(zhuǎn)移到方式，轉(zhuǎn)入到電網(wǎng)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(fēng)、棄光現(xiàn)象的發(fā)生。

②運用分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的自備發(fā)電機進行調(diào)整，將分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)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(fā)電系統(tǒng)的自備發(fā)電機，將新增量通過階躍變化，轉(zhuǎn)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(xiàn)電力線路的平衡。通過對分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)新增量的消納，實現(xiàn)分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)凈負荷值的穩(wěn)定。

3 結(jié)語

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