應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電接入的電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行技術(shù)研究

余林

摘 要：波動(dòng)性、間歇性、驟變性是新能源發(fā)電場(chǎng)站出力的基礎(chǔ)特點(diǎn)，大規(guī)模新能源發(fā)電項(xiàng)目并入電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行提出了新的要求，亟待傳統(tǒng)調(diào)度業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型。因此，深入分析與研究新能源接入電網(wǎng)運(yùn)行后對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷管理、運(yùn)行特性的影響，提出在“雙碳”背景下電網(wǎng)側(cè)應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：新能源發(fā)電;電網(wǎng)調(diào)度;運(yùn)行技術(shù)

1新能源發(fā)電接入后電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行存在的問(wèn)題

新能源發(fā)電接入電網(wǎng)后所需面對(duì)的主要問(wèn)題主要是如何保障電網(wǎng)調(diào)峰平衡，此問(wèn)題在現(xiàn)階段受到重點(diǎn)關(guān)注。規(guī)模大、發(fā)展速度快是我國(guó)在大力支持、發(fā)展新能源發(fā)電項(xiàng)目應(yīng)用過(guò)程中的特點(diǎn)，當(dāng)前主要工作即是增加風(fēng)電、光伏并網(wǎng)容量，不斷向“雙碳”目標(biāo)邁進(jìn)，而新能源發(fā)電大規(guī)?；诂F(xiàn)階段不斷擴(kuò)張的過(guò)程中影響電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，近年來(lái)由于新能源發(fā)電引入而造成脫網(wǎng)事故較為常見(jiàn)，缺乏相應(yīng)的調(diào)峰支援能力，是現(xiàn)階段電網(wǎng)規(guī)劃中的主要問(wèn)題。而未能對(duì)其不確定性、波動(dòng)性與不可儲(chǔ)存性展開(kāi)針對(duì)性的有效舉措進(jìn)行控制，也成為當(dāng)前的難題，某些時(shí)段即便是棄風(fēng)棄光也無(wú)法保證。日益嚴(yán)峻的電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行與新能源大規(guī)模并網(wǎng)兩者之間的問(wèn)題，若無(wú)法及時(shí)采取有針對(duì)性的措施，要么會(huì)降低新能源發(fā)電的使用效率，這與國(guó)家的“雙碳”目標(biāo)不符，要么無(wú)法保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，這與電力服務(wù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)大局相左。

2應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電接入的電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行技術(shù)措施

2.1重視新能源消納擴(kuò)大現(xiàn)有空間

新能源消納能力的優(yōu)化應(yīng)從根本上解決，以調(diào)節(jié)火電與風(fēng)光矛盾為主要方向，對(duì)現(xiàn)有新能源消納空間采取有效方法予以擴(kuò)張。新能源送出通道完善作為近年來(lái)我國(guó)供電企業(yè)所采用的主要方式，目的在于利用市場(chǎng)化手段進(jìn)行引導(dǎo)，通過(guò)主動(dòng)參與火電調(diào)峰交易的方式，為后續(xù)建設(shè)電力平衡實(shí)施能力系統(tǒng)提供助力;同時(shí)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)新能源功率，采取火力發(fā)電與新能源發(fā)電錯(cuò)峰策略，提升新能源發(fā)電消納空間，最大限度保證日常消納能力，從發(fā)電窗口期進(jìn)行優(yōu)化與改善，完善機(jī)組運(yùn)行方式，結(jié)合我國(guó)當(dāng)前風(fēng)力資源，遵循光伏資源發(fā)展的基本性特性，進(jìn)一步提升電網(wǎng)新能源消納能力。合理安排電網(wǎng)規(guī)劃優(yōu)化發(fā)電機(jī)組，以調(diào)度運(yùn)行多種能源，盡可能保障新能源的消納[1]。新能源消納工作從宏觀角度分析應(yīng)當(dāng)從多方面開(kāi)展，首先，即是合理利用市場(chǎng)化手段，目的在于加強(qiáng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)合作戰(zhàn)略工作，以打破交易壁壘，實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化交易，降低因區(qū)域技術(shù)等外在影響因素的限制，結(jié)合輸變電工程建設(shè)以大規(guī)模外送，而不同地域的調(diào)峰資源能夠積極參與到實(shí)際電力平衡機(jī)制中，以緩解電網(wǎng)電力消納不足問(wèn)題。在宏觀引導(dǎo)工作中應(yīng)當(dāng)明確認(rèn)知市場(chǎng)消納屬于循序漸進(jìn)的工作，只有有計(jì)劃的進(jìn)行擴(kuò)大與消納，才能為后續(xù)工作提供有利條件。其次，重視回送清潔能源，多方合作實(shí)現(xiàn)有效利用降低化石能源比例。最后，需積極改造與創(chuàng)新設(shè)備及技術(shù)，明確時(shí)間及順序進(jìn)行開(kāi)發(fā)，以積極改造電網(wǎng)電源的基礎(chǔ)設(shè)施，新能源發(fā)電接入工作能夠由原有的傳統(tǒng)化方向轉(zhuǎn)變?yōu)閷I(yè)化操作，進(jìn)一步提升新能源發(fā)電接入工作的穩(wěn)定性、可靠性以及操作的可能。

2.2明確指標(biāo)體系創(chuàng)新管理技術(shù)

新能源發(fā)電具有較強(qiáng)的波動(dòng)性與不確定性，對(duì)于電網(wǎng)整體安全穩(wěn)定運(yùn)行有著較為消極的影響。因而，在應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電項(xiàng)目大規(guī)模介入電網(wǎng)問(wèn)題進(jìn)行創(chuàng)新時(shí)，應(yīng)當(dāng)更加注重技術(shù)層面問(wèn)題，以有效控制新能源發(fā)電而建立完善的新能源發(fā)電指標(biāo)體系，以當(dāng)前技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀為根據(jù)進(jìn)行多方考量與分析，以多種方式構(gòu)建一體化監(jiān)控體系平臺(tái)實(shí)現(xiàn)多數(shù)據(jù)原預(yù)測(cè)，以設(shè)備檢測(cè)為核心，實(shí)時(shí)檢測(cè)新能源發(fā)電狀況，進(jìn)一步對(duì)其實(shí)際規(guī)律予以分析掌握，準(zhǔn)確開(kāi)展系能源發(fā)電功率預(yù)測(cè)，以便采取有效的應(yīng)對(duì)措施在提升新能源消納能力的同時(shí)，保障電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行和電力有序供應(yīng)。其次，要加大新能源場(chǎng)站儲(chǔ)能裝置接入水平，將儲(chǔ)能設(shè)備投產(chǎn)與新能源發(fā)電項(xiàng)目并網(wǎng)同步管控，將儲(chǔ)能裝置調(diào)節(jié)能力接入對(duì)應(yīng)調(diào)度AVC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整儲(chǔ)能裝置充放電功能，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)提高儲(chǔ)能的可控性。技術(shù)的突破與創(chuàng)新，主要內(nèi)容在控制發(fā)電過(guò)程中，新能源的應(yīng)用能夠提升儲(chǔ)能功率調(diào)節(jié)能力，增強(qiáng)暫態(tài)支持能力，以儲(chǔ)能系統(tǒng)建設(shè)及安裝滿足當(dāng)前輸電的基礎(chǔ)需求。電池儲(chǔ)能在這一技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中能夠?qū)︼L(fēng)電場(chǎng)以及光伏發(fā)電項(xiàng)目的不確定性與波動(dòng)性與以有效抑制，進(jìn)而持續(xù)輸出電力，以提升新能源發(fā)電項(xiàng)目輸出功率的穩(wěn)定性。現(xiàn)階段，應(yīng)用相應(yīng)型號(hào)鋰離子電池進(jìn)行儲(chǔ)能已成為我國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃的首要技術(shù)方法，在系統(tǒng)不斷革新的過(guò)程中進(jìn)行全面監(jiān)控，重視智能控制系統(tǒng)，應(yīng)用新能源并網(wǎng)技術(shù)，滿足市場(chǎng)用電的基本需求[2]。根據(jù)現(xiàn)階段電力行業(yè)供電發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行有效規(guī)劃，為后續(xù)新能源輸出線路設(shè)定提供依據(jù)。太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目、風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目及其現(xiàn)有分布式光伏項(xiàng)目的有針對(duì)性規(guī)劃能夠最大程度提高并網(wǎng)建設(shè)能力，而項(xiàng)目混合開(kāi)發(fā)作為我國(guó)現(xiàn)階段技術(shù)革新工作能有效降低成本，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，打破外在因素限制。因此，重視基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，滿足發(fā)電實(shí)際要求，增設(shè)實(shí)際技術(shù)研發(fā)投入能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)新能源發(fā)展電網(wǎng)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)研究提供有效助力。

2.3建立調(diào)度模型引入需求側(cè)響應(yīng)

新能源與常規(guī)能源相較而言，需在其新技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)、應(yīng)用，作為非常規(guī)能源而言，應(yīng)用范圍較常規(guī)能源低，其主要包含風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能等可再生能源。近年來(lái)，我國(guó)發(fā)電行業(yè)發(fā)電量迅猛增長(zhǎng)，使得新能源發(fā)電裝機(jī)容量也在不斷擴(kuò)張，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)發(fā)生大幅度調(diào)整，而作為新能源發(fā)電方式中最為普遍的風(fēng)力發(fā)電與太陽(yáng)能發(fā)電，在其應(yīng)用過(guò)程中以其商業(yè)化及大規(guī)模開(kāi)發(fā)特點(diǎn)有著相對(duì)成熟的技術(shù)。而我國(guó)成為全球風(fēng)電裝機(jī)容量增速最快的國(guó)家之一，整體裝機(jī)容量已實(shí)現(xiàn)重大突破，在現(xiàn)階段，除風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電外其他可再生能源發(fā)電技術(shù)水平不夠成熟。受多種因素影響，僅以分散發(fā)電的形式，在對(duì)不同時(shí)段負(fù)荷變化情況進(jìn)行調(diào)度，查驗(yàn)周期內(nèi)運(yùn)行機(jī)組情況，以合理經(jīng)濟(jì)分配運(yùn)行機(jī)組負(fù)荷，提升整體輸電的穩(wěn)定性及安全性，保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益作為電網(wǎng)調(diào)度當(dāng)前的主要內(nèi)容之一[3]。為提高電網(wǎng)穩(wěn)定安全的積極影響，應(yīng)當(dāng)采取合理有效的調(diào)度策略，對(duì)現(xiàn)有新能源多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型予以完善，應(yīng)從多方面進(jìn)行考慮，以多角度、多層次、多因素進(jìn)行深入分析，打破數(shù)學(xué)建模的局限性，改善原有約束條件，以多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型建立新能源接入條件，提高其可操作性，例如通過(guò)新能源分層分區(qū)調(diào)度、就地平衡等策略。通過(guò)算例驗(yàn)證的有效性，進(jìn)而指導(dǎo)電源結(jié)構(gòu)布局的系統(tǒng)化操作工作，隨著我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展大規(guī)模集中分散新能源電源群體將廣泛應(yīng)用于大部分行業(yè)，統(tǒng)籌考慮電網(wǎng)調(diào)度方案，有效協(xié)調(diào)各級(jí)矛盾，實(shí)現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)與個(gè)體單元的聯(lián)合工作提高資源使用率。為實(shí)現(xiàn)電力平衡目標(biāo)，以間接性新能源并網(wǎng)針對(duì)性舉措，引入需求測(cè)量機(jī)制，目的在于整合現(xiàn)有資源提高使用效率，使其綜合效應(yīng)形成補(bǔ)益，以保證我國(guó)供電的可靠性與穩(wěn)定性。

總結(jié)：

新能源大規(guī)模發(fā)展是我國(guó)能源戰(zhàn)略的趨勢(shì)，電網(wǎng)調(diào)度需積極應(yīng)對(duì)大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電等新能源項(xiàng)目并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)的問(wèn)題，謀劃調(diào)度業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型，力爭(zhēng)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)功率平衡實(shí)現(xiàn)多種電源隨機(jī)結(jié)合、合理應(yīng)用，進(jìn)一步推動(dòng)與發(fā)展我國(guó)新能源發(fā)電控制技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]饒波.關(guān)于新能源發(fā)電接入的電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行探討[J].低碳世界，2016（25）：20-21.DOI：10.16844/j.cnki.cn10-1007/tk.2016.25.013.

[2]葛亞明. 應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電接入的江蘇電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行技術(shù)研究[D].華北電力大學(xué)，2015.

[3]劉傳良. 山東電網(wǎng)火電及新能源機(jī)組協(xié)調(diào)運(yùn)行方案優(yōu)化研究[D].華北電力大學(xué)，2014.