基于新能源消納的電網(wǎng)規(guī)劃方法分析

柏舸

摘要：在世界范圍內(nèi)資源短缺形勢影響下，可再生能源持續(xù)升溫，電網(wǎng)規(guī)劃面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，我國“十四五”發(fā)展戰(zhàn)略指出，新的時期，將持續(xù)深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，從電力需求、電網(wǎng)建設(shè)、電源發(fā)展等多方著手，加快產(chǎn)業(yè)布局，為實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和貢獻(xiàn)力量。但是，新能源開發(fā)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，相應(yīng)的建設(shè)增速與用電側(cè)用電增量不匹配、新能源消納市場不成熟、新能源出力受限的問題逐漸凸顯，嚴(yán)重制約新型電力系統(tǒng)發(fā)展。文章對新能源消納與電網(wǎng)規(guī)劃關(guān)系進(jìn)行闡述，深入分析新能源出力特征，并基于新能源消納提出具體電網(wǎng)規(guī)劃方法。

關(guān)鍵詞：新能源;消納;電網(wǎng)規(guī)劃

現(xiàn)階段，以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)成為社會發(fā)展主要方向，但新能源具有的不確定性、隨機性等特征也與傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃存在差異，電力公司應(yīng)當(dāng)增加對新能源消納的認(rèn)知和重視，在電網(wǎng)規(guī)劃中引入新能源消納內(nèi)容，由此構(gòu)建新型、現(xiàn)代化電網(wǎng)規(guī)劃，以滿足社會日益增長的用電需求，以及智能電網(wǎng)實際建設(shè)和戰(zhàn)略發(fā)展需求。

1 新能源消納與電網(wǎng)規(guī)劃

現(xiàn)階段，我國越發(fā)重視大規(guī)模高質(zhì)量發(fā)電，新能源作為新型發(fā)電主體也被納入國家發(fā)展規(guī)劃中，在這其中，無論是太陽能、風(fēng)能還是潮汐能，無疑會對新時期電力產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生翻天覆地的影響。為更好地實現(xiàn)“十四五”電力發(fā)展目標(biāo)，電力公司在進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃時，需要將新能源消納作為電網(wǎng)規(guī)劃主要目標(biāo)，積極改進(jìn)傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃方法和模式，探索其與新能源消納的協(xié)調(diào)發(fā)展和有效融合，充分發(fā)揮新能源具有的節(jié)能減排、提質(zhì)增效優(yōu)勢，以實現(xiàn)低碳效益，提升電力公司經(jīng)濟(jì)效益。新能源消納與電網(wǎng)規(guī)劃結(jié)合的主要內(nèi)涵為：對新能源劇烈出力波動有較高靈活性和較強包容性，能夠?qū)崿F(xiàn)新能源限電需求;在對新能源合理消納時，不會提高運營投資成本，不會造成較大成本消耗[1]。

2 新能源出力特征分析

2.1 太陽能出力特征

太陽能發(fā)電主要為光伏發(fā)電和光熱發(fā)電，光伏發(fā)電是利用光電伏特效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為電能;光熱發(fā)電是將太陽光輻射產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。其?yōu)勢在于不受地域限制，短時間內(nèi)就能獲取高質(zhì)量電能，且太陽能電力發(fā)電使用的主要材料為硅，穩(wěn)定性高、儲量豐富、設(shè)備保養(yǎng)簡單，易于操作;其不足在于，能源分布密度低、年發(fā)電量低，受節(jié)氣影響大，容易受天氣及晝夜變化影響，難以實現(xiàn)精準(zhǔn)連續(xù)發(fā)電。

2.2 風(fēng)能出力特征

風(fēng)能發(fā)電就有較大不確定性和隨機性，區(qū)域、地理特征及季節(jié)不同，風(fēng)力發(fā)電也存在差異，位于多風(fēng)地區(qū)或出現(xiàn)季風(fēng)性天氣時，風(fēng)電出力就較大，當(dāng)天氣狀況不理想時，也有可能出現(xiàn)風(fēng)電零出力的情況;風(fēng)電出力存在波動性，據(jù)某風(fēng)電基地測風(fēng)數(shù)據(jù)顯示，風(fēng)速會在額定風(fēng)速和接近零風(fēng)速之間變化，且大多數(shù)時間，在這一區(qū)間不斷變化[2]。

3 基于新能源消納的電網(wǎng)規(guī)劃方法分析

3.1 電網(wǎng)規(guī)劃基本思路

基于新能源消納的電網(wǎng)規(guī)劃基本思路如下：（1）確保新能源消納比例科學(xué)合理，建設(shè)以新能源為主體的電力系統(tǒng)需要消耗大量投資與運營成本，只有確保新能源在規(guī)定時間內(nèi)達(dá)到預(yù)期發(fā)電量才能實現(xiàn)投入與產(chǎn)出的平衡，建立良好營收循環(huán)，獲取較高經(jīng)濟(jì)效益。（2）做好新能源利用小時處理，重視電網(wǎng)布局的經(jīng)濟(jì)性和實用性，確保電力系統(tǒng)滿足未來一定時間內(nèi)新能源消納需求，將新能源消納引發(fā)的負(fù)載過高風(fēng)險、機組出力不足、線路過載以及調(diào)節(jié)頻率過高造成的運營成本增加等風(fēng)險，加強系統(tǒng)安全界限控制，確保系統(tǒng)在新能源消納過程中處于最佳運行狀態(tài)[3]。（3）倘若上述條件無法滿足，就需要重新分析和識別影響新能源消納諸多因素，如某風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在進(jìn)行消納時，很大程度上會受到系統(tǒng)調(diào)峰約束，倘若輸電線路建設(shè)與調(diào)峰電源建設(shè)和布局不協(xié)調(diào)，將難以有效擺脫調(diào)峰制約，無法實現(xiàn)風(fēng)電的消納。這三種電網(wǎng)規(guī)劃基本思路均為電網(wǎng)規(guī)劃集中思路的體現(xiàn)，電力公司應(yīng)當(dāng)充分考慮多方因素，確保電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)有序開展。

3.2 電網(wǎng)規(guī)劃結(jié)構(gòu)框架

電網(wǎng)規(guī)劃具有復(fù)雜程度高、規(guī)模大等特點，僅僅依靠模型計算難以精準(zhǔn)計算出具體消納比例，必須結(jié)合實際建設(shè)情況合理優(yōu)化規(guī)劃方案，創(chuàng)建最優(yōu)方案。一方面，基于新能源出力特征、送電容量和電網(wǎng)要求設(shè)計對應(yīng)方案，并設(shè)計多個備選方案，對其進(jìn)行全面比對分析，確定最大數(shù)值輸電容量、消納效果等，同時結(jié)合輸電線路材料性能、整體建設(shè)資金等進(jìn)行合理調(diào)整，最終篩選出兼具經(jīng)濟(jì)性、實用性的電網(wǎng)規(guī)劃方案;另一方面，設(shè)計不同網(wǎng)架結(jié)構(gòu)方案，隨著新能源的開發(fā)創(chuàng)新，其實際應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)規(guī)劃也應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，需要制定出與其相適應(yīng)的固化方案和條例制度。值得注意的是，在電網(wǎng)規(guī)劃過程中，要嚴(yán)格依據(jù)網(wǎng)架具體輸電容量確定方案，要及時評估方案新能源消納能力，確保電網(wǎng)滿足實際運營需求。

3.3 電網(wǎng)消納能力分析

電網(wǎng)消納能力具體可從以下幾點展開分析：（1）以月份為計量單位，搜集、整理和歸納相應(yīng)數(shù)據(jù)，確定一年中每月電力系統(tǒng)具體時序處理能力，并進(jìn)行明確標(biāo)記，將其作為新能源消納能力判定基礎(chǔ)條件;（2）在此基礎(chǔ)上，相關(guān)人員需要模擬新能源出力曲線，確保同時處理新能源每天處理曲線和負(fù)荷量，構(gòu)建新能源年度范圍內(nèi)能力集合判定，以此確定新能源消納能力;（3）要重視不同類型新能源對應(yīng)組合出力負(fù)荷能力的計算與分析，在電力傳輸制約下，計算和復(fù)核其實際消納比例，計算出不同類型新能源消納能力，并以此為基礎(chǔ)制定針對性電網(wǎng)規(guī)劃方案，促進(jìn)新型電網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)發(fā)展。

4 結(jié)束語

綜上所述，根據(jù)“十四五”發(fā)展規(guī)劃我們可知，新能源已經(jīng)成為未來國家能源改革和社會發(fā)展的重要內(nèi)容，也是未來社會發(fā)展主流趨勢，尤其是電力行業(yè)，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是各級政府主要任務(wù)，需要從新能源消納問題出發(fā)，結(jié)合新能源出力特征，進(jìn)行全面思考和規(guī)劃，通過確立明確的電網(wǎng)規(guī)劃基本思路和電網(wǎng)規(guī)劃結(jié)構(gòu)框架，科學(xué)分析電網(wǎng)消納能力，進(jìn)一步保障電網(wǎng)規(guī)劃的科學(xué)性和合理性，充分展現(xiàn)新能源發(fā)展對社會的現(xiàn)實意義。

參考文獻(xiàn)

[1]胡佳怡，李亦言，周云，等.考慮新能源出力特性的華東電網(wǎng)新能源消納承載能力分析[J].水電能源科學(xué)，2018，36（11）：218-222.