電網(wǎng)規(guī)劃中的新能源接入影響分析

樂姝

摘要：近些年，我國風(fēng)光等可再生能源發(fā)展迅速，電力系統(tǒng)逐漸呈現(xiàn)出高比例可再生能源并網(wǎng)特征。截至2019年底，我國可再生能源裝機(jī)占比約38%。風(fēng)光等新能源發(fā)電具有隨機(jī)性、波動性和間歇性等特征，其大規(guī)模并網(wǎng)給電網(wǎng)規(guī)劃帶來新的挑戰(zhàn)，亟需科學(xué)、高效、可靠的電網(wǎng)規(guī)劃決策支持軟件工具輔助指導(dǎo)電網(wǎng)規(guī)劃工作，以滿足高比例可再生能源并網(wǎng)下的電網(wǎng)規(guī)劃工作新要求。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)規(guī)劃;新能源;接入;影響分析

引言

為構(gòu)建清潔、低碳的現(xiàn)代能源體系，我國大力發(fā)展風(fēng)電、光伏等新能源。風(fēng)電、光伏出力具有不確定性和隨機(jī)性，對電力系統(tǒng)調(diào)峰能力提出很高要求，目前電源側(cè)調(diào)峰能力的欠缺使得棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象嚴(yán)重。近年來我國發(fā)達(dá)省市夏季尖峰負(fù)荷屢創(chuàng)新高，95%以上尖峰負(fù)荷持續(xù)時(shí)間在60h左右，滿足電網(wǎng)尖峰負(fù)荷供電的電網(wǎng)投資經(jīng)濟(jì)性較差。綜上，新能源發(fā)展和負(fù)荷特性變化對電力平衡與調(diào)峰的靈活性需求以及事故支撐的彈性需求日益增長，單純依靠電源側(cè)擴(kuò)張的規(guī)劃與優(yōu)化調(diào)度方式，將導(dǎo)致電網(wǎng)規(guī)劃投資和運(yùn)行效率低。因此，亟須挖掘用戶側(cè)資源的靈活調(diào)節(jié)與支撐能力，滿足新能源消納和尖峰負(fù)荷供電需求，提高電網(wǎng)規(guī)劃投資和運(yùn)行效率效益。

1新能源決策

新能源一般是指基于太陽能、生物質(zhì)能、水電、風(fēng)能、地?zé)崮?、波浪能、潮汐能、潮汐能、海洋表層和深層熱循環(huán)等新技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用的可再生能源，以及氫氣、沼氣、酒精等等，例如，風(fēng)能，水能，氫能已經(jīng)成為可再生能源的主要來源。由于傳統(tǒng)能源的有限性和環(huán)境問題的日益重要，許多國家越來越重視環(huán)境友好型的新能源和可再生能源。

2電網(wǎng)規(guī)劃中的新能源接入情況概述

2.1太陽能能源接入

太陽能應(yīng)用較為方便，在電網(wǎng)規(guī)劃中的可接入性非常強(qiáng)，目前在我國的絕大部分地區(qū)的用電領(lǐng)域都可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。我國有80%的地區(qū)太陽能資源富饒，主要分布在西北地區(qū)，東部沿海的許多城市相對較少，此外由于太陽能發(fā)電受天氣影響波動性較大，因此無法保障電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。但太陽能作為自然資源中較易獲取的資源，在電力行業(yè)仍具有很大的發(fā)展?jié)摿?，隨著科技的不斷進(jìn)步，經(jīng)過不斷的實(shí)踐優(yōu)化，在電網(wǎng)規(guī)劃中太陽能能源的應(yīng)用將會更加常見。

2.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)的類型。

根據(jù)裝機(jī)容量的不同，風(fēng)力發(fā)電機(jī)可分為小型、中型、大型和特大型。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量越大，葉片就越長。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)，可分為縱軸結(jié)構(gòu)和橫軸結(jié)構(gòu)兩類。根據(jù)功率控制方式的不同，可分為變攻角汽輪機(jī)、主動齒輪箱汽輪機(jī)和固定攻角汽輪機(jī)。根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的不同，可以分為恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)、變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)和恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)。不同的能源形式可以分為海上風(fēng)電和陸上風(fēng)電兩類。風(fēng)能可分為高速和低速風(fēng)力發(fā)電機(jī)，上游可分為風(fēng)力發(fā)電機(jī)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)。低壓輸電（LVT）無疑是風(fēng)電技術(shù)中的一項(xiàng)重要技術(shù)。當(dāng)風(fēng)電機(jī)組的輸出電壓除LVT外均降低時(shí)，風(fēng)區(qū)的風(fēng)電機(jī)組會出現(xiàn)雪崩，最終導(dǎo)致整個正風(fēng)區(qū)癱瘓，危害電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。因此，現(xiàn)在必須對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行低電壓設(shè)計(jì)，以減輕低電壓對風(fēng)電場安全運(yùn)行的威脅。為了保證低壓風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的生存能力，在設(shè)計(jì)電壓的基礎(chǔ)上，使風(fēng)機(jī)在受到?jīng)_擊、SVG等壓力的地區(qū)的輸出電壓能迅速恢復(fù)到正常水平，從而保證低壓風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的生存能力。

2.3水力能源接入

根據(jù)我國水能資源普查結(jié)果的顯示，水資源儲量豐富，在現(xiàn)有技術(shù)體系下可供開發(fā)利用的水能資源也十分可觀，具有相當(dāng)大的發(fā)展和利用空間，特別是南方的水力資源豐富，加上地勢優(yōu)勢容易產(chǎn)生強(qiáng)大的水動能，利用水流過程中產(chǎn)生的重力進(jìn)行發(fā)電，發(fā)電效率很高且能夠循環(huán)利用，清潔無污染，環(huán)保又節(jié)能，在發(fā)電領(lǐng)域有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。

3新能源電力接入后對電網(wǎng)規(guī)劃的影響

3.1對電網(wǎng)運(yùn)行的影響

一是對電網(wǎng)調(diào)度的影響，相較于傳統(tǒng)發(fā)電方式來說，新能源發(fā)電隨機(jī)性較強(qiáng)，基于風(fēng)力和水力建設(shè)的發(fā)電廠發(fā)電能力無法精確測定，作為電源的可靠性較差，電網(wǎng)需要更多的備用電源和調(diào)峰容量，且大規(guī)模風(fēng)電接入后往往會增加電網(wǎng)調(diào)度的難度，使得電網(wǎng)運(yùn)行變得更加復(fù)雜和低效;二是會影響整個電網(wǎng)系統(tǒng)的功率平衡，新能源并網(wǎng)后與常規(guī)電網(wǎng)的發(fā)電機(jī)組有功能調(diào)節(jié)等產(chǎn)生沖突，無法維持電網(wǎng)功率的平衡，從而對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生沖擊;三是對電網(wǎng)潮流的影響，由于整個電網(wǎng)潮流注入功率多元化，新能源并入電網(wǎng)的方式以及規(guī)模不同，影響對電網(wǎng)損耗的監(jiān)控，增加電網(wǎng)運(yùn)行的電能損耗。因此要建立系統(tǒng)綜合的評價(jià)體系，根據(jù)接入形式、新能源出力場景等進(jìn)行計(jì)算分析，分析電源結(jié)構(gòu)、布局和性能、系統(tǒng)運(yùn)行性能，了解新能源接入的難點(diǎn)、要點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)，并從經(jīng)濟(jì)實(shí)力和電網(wǎng)技術(shù)水平來提高其可行性和有效性，使新能源與常規(guī)能源、電網(wǎng)協(xié)同發(fā)展。

3.2模新能源對電網(wǎng)線損影響

隨著不同發(fā)電出力形式特別是新能源出力的大量并網(wǎng)，現(xiàn)代電網(wǎng)呈現(xiàn)出電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不斷擴(kuò)大、運(yùn)行控制日趨復(fù)雜的特性。對電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行人員來說，如何準(zhǔn)確評估各種不同影響因素對電網(wǎng)線損的影響大小，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行就成為一個重要問題。為準(zhǔn)確評估不同發(fā)電出力對電網(wǎng)線損影響因子大小，保障電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，基于Meanshift聚類分析的電網(wǎng)線損影響因子評估方法。首先，提出一種基于誤差平方和的滑動窗口半徑最優(yōu)選取方法;其次，采用基于高斯核函數(shù)的Mean-shift聚類分析法將電網(wǎng)量測數(shù)據(jù)按疏密程度聚類，提取出其主要特征;再次，通過對聚類結(jié)果進(jìn)行多元線性回歸，得到不同發(fā)電出力的線損影響因子。

3.3新能源接入后電網(wǎng)繼電保護(hù)性能的系統(tǒng)評估

將新能源電場有效且集中地接人到電網(wǎng)中，其特有的復(fù)雜故障電流特性以及間接性的運(yùn)行模式，在很大程度上對傳統(tǒng)的電網(wǎng)繼電海行過程中對其保護(hù)性能產(chǎn)生較大的影響，更重要的是也會對整個電網(wǎng)運(yùn)行過程中的安全性、穩(wěn)定性以及可靠性等造成非常嚴(yán)重的影響，非常不利于人們生產(chǎn)生活的正常進(jìn)行。因此，相關(guān)工作人員要充分地針對新能源電源的情況，在電源集中接人后：對各種組件之間的距離進(jìn)行有效的保護(hù)、選相元件以及電源電流的保護(hù)等備個方面的基礎(chǔ)上，開展科學(xué)合埋的電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)全面評估工作以及分析工作，并且在一定程度上有效地保障短路電流的計(jì)算誤差被控制在含理的范圍之內(nèi)，有效地提升電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的評估效果以及工作質(zhì)量，并在此棊礎(chǔ)上對電網(wǎng)繼電保護(hù)采取有效地措施，以此有效地提升我國電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中的安全性、穩(wěn)定性以及可靠性。

結(jié)束語

綜上可以看出，各能源的發(fā)電形式都具有其優(yōu)勢和局限性，但對于電力行業(yè)和環(huán)保事業(yè)來說依然具有很高的發(fā)展價(jià)值。受限于我國的地形和氣候條件影響，電網(wǎng)規(guī)劃中的新能源接入任重而道遠(yuǎn)，大規(guī)模的、安全而又穩(wěn)定的新能源發(fā)電模式還需進(jìn)一步研究深入，因此在電網(wǎng)規(guī)劃階段，可根據(jù)它們的特點(diǎn)進(jìn)行合理開發(fā)，有效增加使用頻率和適用范圍，以便更好地滿足國家發(fā)展對于電力的持續(xù)性增長需求，為經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和日常生活提供重要的保障和動力。

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