新能源發(fā)展的電網(wǎng)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)分析

唐曉

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司聊城供電公司，山東聊城 252000）

1.新能源發(fā)展下的電網(wǎng)規(guī)劃

伴隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，新能源開始用于電網(wǎng)規(guī)劃中，以此降低能源與資源的消耗，達(dá)到節(jié)能減排的效果，避免傳統(tǒng)發(fā)電對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染，通過能源開發(fā)降低發(fā)電成本和燃料運(yùn)輸成本，提高電力傳輸效率。但我國(guó)新能源發(fā)展還處于初步階段，目前存在較多不確定因素，自動(dòng)化系統(tǒng)及相關(guān)保護(hù)裝置的規(guī)劃還需加以改造。風(fēng)力發(fā)電具有間歇性，如果將風(fēng)電接入電網(wǎng)，將會(huì)引發(fā)電網(wǎng)等效負(fù)荷峰谷差變大的問題，使其具有反調(diào)節(jié)特點(diǎn)，增大電網(wǎng)調(diào)峰難度[1]。

2.新能源接入對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的影響

2.1 對(duì)功率平衡的影響

電網(wǎng)運(yùn)行的安全與可靠性取決于功率是否達(dá)到平衡標(biāo)準(zhǔn)。新能源沒有接入電網(wǎng)前，應(yīng)通過發(fā)電機(jī)組有功調(diào)節(jié)與輸電元件的故障處理維持功率平衡。新能源接入電網(wǎng)之后，由于和發(fā)電機(jī)組有功調(diào)節(jié)存在沖突，比如風(fēng)能并入電網(wǎng)后，風(fēng)能發(fā)電產(chǎn)生劇烈波動(dòng)，與電網(wǎng)設(shè)備造成矛盾問題，特別是夜間低谷階段存在反調(diào)峰問題，導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定[2]。

2.2 對(duì)電網(wǎng)潮流的影響

新能源并網(wǎng)之后，因新能源具有隨機(jī)性特點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)潮流存在一定影響，電網(wǎng)潮流注入的功率呈現(xiàn)出多元化的特征，電力系統(tǒng)有功和無功分布混亂，不利于電網(wǎng)損耗監(jiān)控分析。由于新能源并網(wǎng)方式不同，對(duì)電網(wǎng)的損耗也會(huì)不同，有必要建立風(fēng)電與光伏發(fā)電潮流注入概率模型，經(jīng)過計(jì)算比較接入時(shí)間點(diǎn)和接入位置的網(wǎng)損。

2.3 對(duì)電能質(zhì)量的影響

大規(guī)模接入新能源會(huì)引發(fā)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或閃變問題，為保證電能質(zhì)量，應(yīng)加強(qiáng)新能源分析，科學(xué)制定電能質(zhì)量指標(biāo)，評(píng)估新能源并網(wǎng)電能質(zhì)量。這一過程中需認(rèn)真研究新能源并網(wǎng)后對(duì)電力傳輸質(zhì)量的影響，做好電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析，依據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)研究，最終采取有效的措施提升電能質(zhì)量。

2.4 對(duì)電網(wǎng)安全性的影響

新能源接入會(huì)實(shí)現(xiàn)發(fā)電設(shè)備的并網(wǎng)運(yùn)行，給電網(wǎng)運(yùn)行安全帶來影響。因此，有必要針對(duì)不同新能源的發(fā)電特征與設(shè)備類型綜合分析，依據(jù)并網(wǎng)規(guī)模研究電網(wǎng)整體運(yùn)行情況，通過仿真模擬與矯正，對(duì)風(fēng)力發(fā)電做好風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越能力檢測(cè)分析。

3.新能源發(fā)展的電網(wǎng)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)

3.1 建立趨于完善的能源互聯(lián)網(wǎng)

隨著我國(guó)新能源發(fā)電量的逐年增加，基于《中國(guó)新能源發(fā)電分析報(bào)告》了解近年來我國(guó)新能源發(fā)電量情況，具體如表1所示。

表1 近年來我國(guó)新能源發(fā)電量

為了實(shí)現(xiàn)新能源的有效發(fā)展，有必要構(gòu)建更完善的能源網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮新能源在生態(tài)污染以及可再生的優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)。為保證新能源的接入與輸出，能源網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)包含數(shù)據(jù)信息層、運(yùn)營(yíng)平臺(tái)層以及實(shí)體層等架構(gòu)，比如實(shí)體層中應(yīng)涵蓋電能銷售平臺(tái)、分布型發(fā)電平臺(tái)的開發(fā)等內(nèi)容，以大數(shù)據(jù)分析技術(shù)建立新能源交易平臺(tái)，依靠人工智能加大對(duì)微電網(wǎng)的管理力度，基于現(xiàn)階段新能源的實(shí)際應(yīng)用需求，以高效需求測(cè)管控建立能源控制體系[3]。

3.2 選擇合理的新能源接入方式

為規(guī)避新能源在電網(wǎng)接入中出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)隱患，提升電網(wǎng)運(yùn)行水平，應(yīng)科學(xué)選擇新能源接入方式，具體如下：（1）選擇單點(diǎn)接入方式，明確節(jié)點(diǎn)電壓和分布性電源在不同地點(diǎn)之間的聯(lián)系，管控節(jié)點(diǎn)電壓極限數(shù)值。分布型電源在電力系統(tǒng)尾部接入時(shí)會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生影響，該接入方式可以讓電網(wǎng)末端保持著較大間距，縮小電氣傳輸距離。（2）選擇多點(diǎn)接入模式，受分布型電源接入具體地點(diǎn)的影響，電源接入地點(diǎn)多為電網(wǎng)尾端，可降低對(duì)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓的影響，有效判斷系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，確保新能源安全使用。采用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)視電網(wǎng)，對(duì)隱秘性較強(qiáng)的隱患提前預(yù)警，保證電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行。

3.3 深度完善綜合評(píng)價(jià)體系

與傳統(tǒng)能源相比，新能源可再生且污染小，但新能源并入電網(wǎng)也有一定的危害，比如增加電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。因此，有必要深度完善評(píng)價(jià)體系，準(zhǔn)確辨識(shí)新能源應(yīng)用中的隱患問題，監(jiān)控電網(wǎng)及相關(guān)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，判斷設(shè)備故障情況，為故障預(yù)留充足的解決時(shí)間。人們可以綜合分析故障問題，對(duì)電力系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)新能源在應(yīng)用期間電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，建設(shè)電網(wǎng)評(píng)價(jià)體系，發(fā)揮人工智能與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，依靠大數(shù)據(jù)提高信息采集能力，做好電網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控，針對(duì)隱患與故障及時(shí)維修。

3.4 不同電網(wǎng)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

3.4.1 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

隨著新能源發(fā)電規(guī)模的快速增長(zhǎng)，裝機(jī)容量已經(jīng)超過了1115.1萬(wàn)kW，其中風(fēng)電、太陽(yáng)能以及生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量分別為721.5萬(wàn)kW、132.7萬(wàn)kW、153.1萬(wàn)kW。與此同時(shí)，煤電超臨界機(jī)組容量、效率、環(huán)保性能指標(biāo)的不斷提高，風(fēng)電與太陽(yáng)能等發(fā)電技術(shù)水平提升，直流輸電技術(shù)的應(yīng)用使特高壓輸電技術(shù)日益成熟，同塔雙回路線路、GIS、鋼管塔等新技術(shù)和新設(shè)備的應(yīng)用，推動(dòng)了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的普及。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般應(yīng)用電子背靠背變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制與調(diào)整，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中包含制動(dòng)系統(tǒng)和變距系統(tǒng)等裝置，電廠在應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)時(shí)存在的并網(wǎng)方式差異較大?？刂坪吞幚聿⒕W(wǎng)過程中應(yīng)保證并網(wǎng)頻率穩(wěn)定，采用永磁制取方式控制并網(wǎng)，保證電子器件可以正常作業(yè)。沖擊電流參數(shù)比較小，這是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)τ泄驘o功狀態(tài)有效控制，該技術(shù)的應(yīng)用不會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生任何不利的影響。

3.4.2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)

應(yīng)用太陽(yáng)能光伏技術(shù)需得到相應(yīng)的技術(shù)支持。當(dāng)前電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，太陽(yáng)能光伏技術(shù)主要存在著獨(dú)立戶用型、并網(wǎng)型、并網(wǎng)/獨(dú)立型3種結(jié)構(gòu)形式。其中，獨(dú)立戶用型指的是光伏系統(tǒng)采用電壓的形式實(shí)現(xiàn)，并網(wǎng)是指電力系統(tǒng)依靠電壓源電流完成控制，最后一種主要利用電壓源控制的動(dòng)作切換，實(shí)現(xiàn)PV和UPS間的融合。實(shí)際應(yīng)用中，該技術(shù)主要的應(yīng)用難度體現(xiàn)在對(duì)電能質(zhì)量的控制方面，通過提升載波頻率，優(yōu)化濾波裝置，可以達(dá)到對(duì)諧波電流參數(shù)的嚴(yán)格控制目的。除此之外，還應(yīng)當(dāng)采用有效的安裝保護(hù)方式防止光伏發(fā)電介入改變系統(tǒng)方向，維持系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.5 科學(xué)設(shè)置雙回線路

當(dāng)前電力系統(tǒng)是能源供給的重要部分，關(guān)系到人類的社會(huì)生產(chǎn)生活，實(shí)現(xiàn)能源的高效轉(zhuǎn)化。為解決能源緊張問題，應(yīng)根據(jù)新能源運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀設(shè)置雙回線路。新能源在生產(chǎn)中有著較強(qiáng)的地域性與聚集性特點(diǎn)，電網(wǎng)內(nèi)會(huì)為新能源設(shè)置較多接入點(diǎn)，但也有的地區(qū)設(shè)置的接入點(diǎn)比較少。因此有必要采取雙回線路的設(shè)置模式，如果新能源的某條輸電線路出現(xiàn)異常問題，新能源可利用其他線路傳輸電能，保證電能供應(yīng)不出現(xiàn)任何間斷的問題。未來新能源發(fā)展下的電網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)進(jìn)一步堅(jiān)持綠色低碳的理念，深入落實(shí)節(jié)能優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略，提高電力生產(chǎn)與輸配效率，樹立綠色與低碳發(fā)展理念，發(fā)展非化石能源和清潔能源發(fā)電，打造智能電網(wǎng)，提升電網(wǎng)資源的優(yōu)化配置能力。

4.總結(jié)

隨著新能源的日益發(fā)展，我國(guó)能源短缺與環(huán)境問題得到緩解，但由于新能源并網(wǎng)引發(fā)的不確定性問題，有必要利用現(xiàn)代技術(shù)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)科學(xué)規(guī)劃。通過關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)新能源發(fā)展，為電網(wǎng)規(guī)劃提供重要保障，大力推崇風(fēng)力發(fā)電與太陽(yáng)能光伏發(fā)電，實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力行業(yè)的有序發(fā)展。