電網(wǎng)安全和調(diào)度公平性的新能源調(diào)度方法

蘇捷 車紫瑩

摘要：為了能夠有效地減少新能源棄風(fēng)和棄光電量的損耗，并有效提升新能源電源的消納，進(jìn)而有效的保證電網(wǎng)調(diào)度的公平性，并提高電網(wǎng)的安全系數(shù)。本文對(duì)基于電網(wǎng)安全和調(diào)度公平性的新能源調(diào)度方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：新能源;棄風(fēng);棄光;調(diào)度

1新能源的定義

1980年（庚申年）聯(lián)合國(guó)召開(kāi)的“聯(lián)合國(guó)新能源和可再生能源會(huì)議”對(duì)新能源的定義為：以新技術(shù)和新材料為基礎(chǔ)，使傳統(tǒng)的可再生能源得到現(xiàn)代化的開(kāi)發(fā)和利用，用取之不盡、周而復(fù)始的可再生能源取代資源有限、對(duì)環(huán)境有污染的化石能源，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、潮汐能、地?zé)崮堋淠芎秃四埽ㄔ幽埽Ｐ履茉匆话闶侵冈谛录夹g(shù)基礎(chǔ)上加以開(kāi)發(fā)利用的可再生能源，包括太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面與深層之間的熱循環(huán)等;此外，還有氫能、沼氣、酒精、甲醇等，而已經(jīng)廣泛利用的煤炭、石油、天然氣、水能等能源，稱為常規(guī)能源。隨著常規(guī)能源的有限性以及環(huán)境問(wèn)題的日益突出，以環(huán)保和可再生為特質(zhì)的新能源越來(lái)越得到各國(guó)的重視。在中國(guó)可以形成產(chǎn)業(yè)的新能源主要包括水能（主要指小型水電站）、風(fēng)能、生物質(zhì)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮艿?，是可循環(huán)利用的清潔能源。新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展既是整個(gè)能源供應(yīng)系統(tǒng)的有效補(bǔ)充手段，也是環(huán)境治理和生態(tài)保護(hù)的重要措施，是滿足人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展需要的最終能源選擇。隨著技術(shù)的進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展觀念的樹(shù)立，過(guò)去一直被視作垃圾的工業(yè)與生活有機(jī)廢棄物被重新認(rèn)識(shí)，作為一種能源資源化利用的物質(zhì)而受到深入的研究和開(kāi)發(fā)利用，因此，廢棄物的資源化利用也可看作是新能源技術(shù)的一種形式。

2新能源的棄風(fēng)、棄光原因

2.1缺乏可再生能源的市場(chǎng)體系

雖然我國(guó)逐漸出臺(tái)了一些相關(guān)的法律法規(guī)，如《可再生能源法》等，給新能源市場(chǎng)管理確立了明確的法律規(guī)范。但實(shí)際上，由于執(zhí)法力度不足、缺乏相應(yīng)的管理機(jī)制，這些法律法規(guī)在現(xiàn)實(shí)中并未得到廣泛的執(zhí)行，使得對(duì)于可再生能源的相關(guān)規(guī)定成為象征意義大于實(shí)效性的一紙空文。此外，目前已有的可再生能源法規(guī)政策本身也不夠完善，在很多具體的執(zhí)行策略上并沒(méi)有進(jìn)行明確的規(guī)范。例如在項(xiàng)目規(guī)劃、審批、資金安排以及價(jià)格機(jī)制等工作中，沒(méi)有確立全局性的協(xié)調(diào)策略，而在對(duì)大型項(xiàng)目的規(guī)劃和決策上，也缺乏清晰的規(guī)范。另外，對(duì)某些新能源的壟斷行業(yè)，還未進(jìn)行責(zé)任承擔(dān)、權(quán)利范圍、義務(wù)等方面的明確規(guī)定;可再生能源市場(chǎng)還未建立第三方監(jiān)督機(jī)制;可再生能源的相關(guān)產(chǎn)品缺乏檢測(cè)認(rèn)知體系等，也都是目前可再生能源法規(guī)存在的問(wèn)題。

2.2發(fā)展規(guī)劃不科學(xué)

隨著能源短缺問(wèn)題的愈發(fā)嚴(yán)重，我國(guó)對(duì)于新能源的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用也越來(lái)越重視，新能源也在國(guó)家政策的支持下實(shí)現(xiàn)了飛速發(fā)展，大量的光伏、風(fēng)力發(fā)電站建立起來(lái)，相應(yīng)的電力系統(tǒng)與電網(wǎng)也逐漸得到了完善。但在新能源發(fā)展的同時(shí)，相應(yīng)的戰(zhàn)略規(guī)劃與發(fā)展機(jī)制卻受到了忽視，由于缺乏規(guī)劃，對(duì)于新能源的設(shè)施建設(shè)與電力系統(tǒng)管理仍按照傳統(tǒng)能源的建設(shè)方法和管理措施進(jìn)行，這不僅讓新能源的發(fā)展脫離實(shí)際、缺乏科學(xué)性，其發(fā)展布局也與常規(guī)能源的規(guī)劃產(chǎn)生了較大的沖突，給我國(guó)能源發(fā)展造成了極大的阻礙。

2.3電網(wǎng)智能化水平不高

風(fēng)能、電能等新能源受自然條件的影響較大，具有間歇性與隨機(jī)波動(dòng)性的特點(diǎn)，因此新能源資源往往會(huì)集中分布在自然條件較為合適的區(qū)域。這對(duì)于新能源資源較少、調(diào)峰調(diào)頻能力較差的地區(qū)來(lái)說(shuō)，想要實(shí)現(xiàn)新能源的輸送是十分困難的。風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電的瞬間變化較大，而目前的電網(wǎng)智能化卻比較低，這會(huì)給電力輸送的穩(wěn)定性造成很大的隱患。具體來(lái)說(shuō)，在風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電受到影響時(shí)，由于儲(chǔ)能技術(shù)過(guò)于落后，常規(guī)發(fā)電速度又比較慢，因此很難通過(guò)存儲(chǔ)的電能來(lái)填補(bǔ)電能輸送缺口?？梢哉f(shuō)，風(fēng)能、光能等可再生能源的大規(guī)模消納需求，使電網(wǎng)運(yùn)行、并網(wǎng)控制、電網(wǎng)功率預(yù)測(cè)等工作都承受著巨大的壓力，同時(shí)由于目前電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)的落后，風(fēng)能電、光能電始終無(wú)法實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，這在新能源大規(guī)模快速發(fā)展的今天，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性十分不利。

3新能源調(diào)度方法流程

該方法分別考慮了調(diào)度日前發(fā)電計(jì)劃和實(shí)時(shí)發(fā)電計(jì)劃兩個(gè)階段，其中兩個(gè)階段分別包含了兩個(gè)層次，具體流程如下。日前發(fā)電計(jì)劃階段：首先，要對(duì)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)、光伏發(fā)電站的日預(yù)報(bào)功率、負(fù)荷預(yù)測(cè)、電力輸送安排計(jì)劃進(jìn)行充分的考慮，建立其多目標(biāo)函數(shù)，降低系能源電能的棄風(fēng)率和棄光率，并將洗能源的輸送通道最大化的利用起來(lái)，進(jìn)而制定出科學(xué)的日前發(fā)電計(jì)劃。其次，要根據(jù)新能源電網(wǎng)具體運(yùn)行情況，為新能源涉網(wǎng)工作建立完善的評(píng)價(jià)機(jī)制，之后再根據(jù)新能源的涉網(wǎng)機(jī)制來(lái)重新分配新能源電源，具體分配需參考日前發(fā)電計(jì)劃，并保證棄光率與棄風(fēng)率的一致。實(shí)時(shí)發(fā)電計(jì)劃階段：通過(guò)兩種層次調(diào)度模型來(lái)實(shí)現(xiàn)：第一層次調(diào)度模型主要是以光伏電站與風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)的功率預(yù)測(cè)、外送電數(shù)據(jù)以及統(tǒng)調(diào)負(fù)荷等數(shù)據(jù)為依據(jù)建立起來(lái)的多目標(biāo)函數(shù)。第二層次的調(diào)度模型的公式表達(dá)如下：

式（1）中的Nits表示的是在第i個(gè)新能源電站中的第t個(gè)調(diào)度時(shí)間段的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)功率，Mts表示的是在第t個(gè)調(diào)度時(shí)間段內(nèi)新能源電站中電源可以實(shí)時(shí)提供的最大發(fā)電空間。在此模型中，新能源電源實(shí)時(shí)的發(fā)電計(jì)劃雖然依然受限，但是卻能夠很好地協(xié)調(diào)兼顧新能源電源實(shí)時(shí)的涉網(wǎng)工作評(píng)價(jià)得分及各個(gè)電源的發(fā)電能力，有效地保障了以風(fēng)電和光伏發(fā)電為代表的新能源發(fā)電調(diào)度公平性。圖1為新能源調(diào)度方法流程圖。

其中新能源電源涉網(wǎng)工作評(píng)價(jià)機(jī)制如下：

選取風(fēng)電、光伏電站功率準(zhǔn)確率及調(diào)度業(yè)務(wù)工作評(píng)價(jià)項(xiàng)目作為參評(píng)項(xiàng)目。調(diào)度業(yè)務(wù)工作評(píng)價(jià)項(xiàng)目各單項(xiàng)總分為l，各參評(píng)項(xiàng)目比重由調(diào)度根據(jù)實(shí)際工作需要制定。各風(fēng)電場(chǎng)總得分為：

上式（2）-（6）Ain為第i個(gè)風(fēng)電場(chǎng)第n個(gè)參評(píng)項(xiàng)目得分，Bn為第rt個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目占總得分比重，m為評(píng)價(jià)項(xiàng)目個(gè)數(shù)，a為第i個(gè)風(fēng)電場(chǎng)總的評(píng)價(jià)得分。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著新能源的不斷發(fā)展，新能源的調(diào)度方法的重要性正在逐漸提高。本文以風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源作為調(diào)度對(duì)象，對(duì)新能源的棄風(fēng)、棄光原因進(jìn)行了分析，在保障電網(wǎng)安全與調(diào)度公平性的基礎(chǔ)上，提出了新能源的調(diào)度方法。

參考文獻(xiàn)

[1]張鵬，黃越輝，李馳，楊海柱，岳剛偉，康樂(lè).基于公平調(diào)度的新能源調(diào)度方法[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2018，18（20）：252-259.

[2]郭元萍，徐敏，郭祚剛，談嬴杰，李義.電網(wǎng)安全和調(diào)度公平性的新能源發(fā)電計(jì)劃研究[J].南方能源建設(shè)，2021，8（2）：71-77.

[3]王禹，彭道剛，姚峻，于會(huì)群.基于改進(jìn)粒子群算法的分布式能源系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化運(yùn)行研究[J].浙江電力，2019，38（2）：33-39.

[4]高佳，肖迎群.風(fēng)、光、燃、儲(chǔ)多源互補(bǔ)微電網(wǎng)的日優(yōu)化運(yùn)行[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2019，19（15）：136-142.作者介紹：蘇捷（1995.1.14—）;男;福建晉江;漢族;大學(xué)本科;助理工程師;調(diào)度值長(zhǎng);研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度;國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司泉州供電公司。