新能源的電力調(diào)度分析

王德強(qiáng)

（建投承德熱電有限責(zé)任公司， 河北 承德 067000）

0 引言

為實(shí)現(xiàn)碳中和碳達(dá)峰的目標(biāo)，電力是主力軍，以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)加快構(gòu)建，現(xiàn)如今，我國(guó)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電、水力發(fā)電裝機(jī)量快速增長(zhǎng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)風(fēng)電的裝機(jī)量3.8 億kW，太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電4.5 億kW，水利并網(wǎng)發(fā)電4.2 億kW，2023 年7 月投產(chǎn)了世界單體容量最大的鹽光互補(bǔ)光伏項(xiàng)目華電海晶光伏電站，由此可以得知我國(guó)對(duì)新能源發(fā)電的投入力度之大，發(fā)電量占據(jù)電力行業(yè)的半壁江山，新能源的合理調(diào)度能更大地發(fā)揮電力的分配和利用率，對(duì)新能源的調(diào)度分析有著重要的意義，本文旨在探討基于新能源的電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度分析，以期提高電力經(jīng)濟(jì)效益并減少環(huán)境污染。

1 新能源的特點(diǎn)

相比于傳統(tǒng)能源的集中供應(yīng)模式，新能源可以在各個(gè)地區(qū)相對(duì)集中地分布，因此可以避免輸電損耗和地理限制。比如在海洋、沙漠等無(wú)人區(qū)。這為電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度帶來(lái)了更多的靈活性和選擇性，可以根據(jù)地區(qū)的需求和資源情況進(jìn)行合理的電力分配和調(diào)度。新能源電力的缺點(diǎn)也比較明顯，建設(shè)成本較高，具有隨機(jī)性、波動(dòng)性、不穩(wěn)定性等。故堅(jiān)持新能源的優(yōu)先合理調(diào)度尤為重要。

電力調(diào)度是電力系統(tǒng)運(yùn)行的核心樞紐，指導(dǎo)協(xié)調(diào)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，新能源電力調(diào)度的優(yōu)化要比儲(chǔ)能更重要，調(diào)度優(yōu)化由人工預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)化為數(shù)字化平臺(tái)，能做到更精準(zhǔn)，數(shù)據(jù)可視化成為高效決策的重要支撐，虛擬電廠應(yīng)運(yùn)而生，通過(guò)能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將零散能源、閑置能源電力資源聚合起來(lái)，優(yōu)化控制參與電網(wǎng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電力在AI（人工智能）的指導(dǎo)下和算法的指導(dǎo)下形成自然流動(dòng)的，解決能源的消耗和匹配問(wèn)題。

2 基于電力經(jīng)濟(jì)新能源調(diào)度分析意義

2.1 降低能源成本

傳統(tǒng)能源的市場(chǎng)價(jià)格受多個(gè)因素的影響，而新能源的成本較高，這使得電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度變得尤為重要，對(duì)新能源的電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度進(jìn)行分析，可以有效控制供需關(guān)系，合理調(diào)配不同能源的使用，從而增強(qiáng)能源的利用范圍。

2.2 環(huán)境保護(hù)

傳統(tǒng)能源的使用不僅會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)，還會(huì)產(chǎn)生大量的污染物排放，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，而新能源的開(kāi)發(fā)和利用與環(huán)境友好密切相關(guān)，對(duì)新能源的電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度的分析，可以推動(dòng)可再生能源的大規(guī)模利用，并促進(jìn)生態(tài)環(huán)境保持平衡。

2.3 推動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

新能源企業(yè)在電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度中的參與度日益增加，具備了一定的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)新能源的電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度進(jìn)行分析，可以提供決策支持，為新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供指導(dǎo)，同時(shí)，新能源的電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度分析也可以為能源企業(yè)提供創(chuàng)新思路和業(yè)務(wù)拓展機(jī)會(huì)，推動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)的向縱深發(fā)展。

3 基于實(shí)證研究的新能源調(diào)度分析

3.1 供需不平衡問(wèn)題及對(duì)策

供需不平衡問(wèn)題原因包括：

1）新能源發(fā)電的不穩(wěn)定性：風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電受到自然因素的限制，如天氣變化、日出日落等，導(dǎo)致電力的波動(dòng)性增加，進(jìn)而導(dǎo)致供電不足；

2）新能源發(fā)電規(guī)模較小，難以達(dá)到傳統(tǒng)能源發(fā)電的規(guī)模和穩(wěn)定性；

3）新能源發(fā)電技術(shù)的成本較高，造成電價(jià)的上升，使得電力需求不足的情況更為嚴(yán)重。

為了解決供需不平衡問(wèn)題，通過(guò)儲(chǔ)存多余的電力來(lái)應(yīng)對(duì)供電不足的情況，并將風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電與傳統(tǒng)火電進(jìn)行協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)能源互補(bǔ)，降低供需不平衡的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，推動(dòng)智能電網(wǎng)的建設(shè)，通過(guò)電力調(diào)度和管理，更好地協(xié)調(diào)供需關(guān)系，同時(shí)，政府需制定相關(guān)政策，鼓勵(lì)和引導(dǎo)消費(fèi)者節(jié)約用電，降低對(duì)電力的需求。

3.2 調(diào)度效率低下問(wèn)題及對(duì)策

與傳統(tǒng)的化石能源相比，新能源的發(fā)電量受到天氣、季節(jié)等因素的影響，存在較大的波動(dòng)性。因此，在進(jìn)行電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度分析時(shí)，需要對(duì)新能源發(fā)電量的波動(dòng)進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)和調(diào)整，否則會(huì)造成調(diào)度效率低下；而在以往的電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度分析中，主要采用傳統(tǒng)能源的調(diào)度方法，無(wú)法完全適應(yīng)新能源的特點(diǎn)，因此，就要求在設(shè)計(jì)調(diào)度系統(tǒng)時(shí)，需針對(duì)新能源的特點(diǎn)進(jìn)行合理地調(diào)整和優(yōu)化，提高調(diào)度效率[2]?？刹捎孟冗M(jìn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)度，如采用北斗定位可以通過(guò)收集并分析大量的氣象數(shù)據(jù)、天氣模擬模型等信息，來(lái)提高對(duì)新能源發(fā)電量波動(dòng)的準(zhǔn)確度，這樣，在進(jìn)行調(diào)度分析時(shí)，就可以更好地預(yù)測(cè)和調(diào)整新能源的發(fā)電量，并提高調(diào)度的精確性和效率。此外，還需優(yōu)化和調(diào)整算法，提高調(diào)度系統(tǒng)的適應(yīng)性和效率，如采用基于智能算法的調(diào)度優(yōu)化方法，結(jié)合具體的新能源特點(diǎn)，制定相應(yīng)的調(diào)度策略，提高調(diào)度效率，并通過(guò)與市場(chǎng)交易系統(tǒng)、能源儲(chǔ)存系統(tǒng)等的有效連接和協(xié)同，可以提高新能源的靈活性，進(jìn)一步提高電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度分析的效率。

4 案例分析

4.1 案例一

A 地區(qū)由于新能源發(fā)電裝置的增加和能源消耗的增長(zhǎng)，電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度成為一個(gè)重要的問(wèn)題，A 地區(qū)有多個(gè)新能源發(fā)電站點(diǎn)，包括風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電站，以下是新能源發(fā)電站點(diǎn)的能源產(chǎn)量和單位成本數(shù)據(jù)見(jiàn)表1、表2。

表1 風(fēng)能發(fā)電站點(diǎn)

表2 太陽(yáng)能發(fā)電站點(diǎn)

基于以上數(shù)據(jù)可以進(jìn)行電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度的分析，其間需先計(jì)算每個(gè)站點(diǎn)的產(chǎn)能利用率，即站點(diǎn)實(shí)際產(chǎn)量與最大產(chǎn)能的比值。然后，根據(jù)單位成本選擇產(chǎn)能利用率最高的站點(diǎn)組合來(lái)滿(mǎn)足電力需求，并實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

通過(guò)計(jì)算可以得到以下結(jié)果：

1）風(fēng)能發(fā)電站點(diǎn)的產(chǎn)能利用率：站點(diǎn)1 為500/600= 0.83；站點(diǎn)2 為400/600=0.67；站點(diǎn)3 為600/600=1.00。

2）太陽(yáng)能發(fā)電站點(diǎn)的產(chǎn)能利用率：站點(diǎn)1 為300/400= 0.75；站點(diǎn)2 為200/400=0.50；站點(diǎn)3 為400/400=1.00，根據(jù)這些數(shù)據(jù)結(jié)果，需選擇風(fēng)能發(fā)電站點(diǎn)3 和太陽(yáng)能發(fā)電站點(diǎn)1 來(lái)滿(mǎn)足電力需求，因?yàn)樵撜军c(diǎn)組合的單位成本為0.3 元/MWh（風(fēng)能發(fā)電站點(diǎn)3）+0.4 元/MWh（太陽(yáng)能發(fā)電站點(diǎn)1）=0.7 元/MWh，與其他組合相比，這個(gè)站點(diǎn)組合具有最低的單位成本，可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

4.2 案例二

B 地區(qū)的電力系統(tǒng)主要依賴(lài)于太陽(yáng)能和風(fēng)能，且有一個(gè)充足的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其呈現(xiàn)高峰時(shí)段的電力需求較高、非高峰時(shí)段需求較低的特點(diǎn)，同時(shí)，這個(gè)地區(qū)的電力系統(tǒng)還與外部網(wǎng)絡(luò)相互連接，可以進(jìn)行電力交換。

4.2.1 關(guān)鍵數(shù)據(jù)分析

1）太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電量的波動(dòng)性：根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，分析太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電量的日變化規(guī)律，得出發(fā)電量與時(shí)間的關(guān)系曲線；

2）儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量和效率：確定儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量，以及充電和放電的效率，即儲(chǔ)能系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)換效率；

3）外部網(wǎng)絡(luò)的電力交換：分析外部網(wǎng)絡(luò)電力供應(yīng)的可靠性和價(jià)格，以確定是否需要進(jìn)行電力交換。以下數(shù)據(jù)用于展示太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電量的波動(dòng)性，儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量和效率，以及外部網(wǎng)絡(luò)的電力交換情況。具體見(jiàn)表3。

表3 各時(shí)段發(fā)電量、儲(chǔ)能系統(tǒng)容量、充放電效率及外部網(wǎng)絡(luò)的電力交換量

表3 提供了一天內(nèi)各個(gè)時(shí)間段的發(fā)電量、儲(chǔ)能系統(tǒng)容量、充放電效率以及外部網(wǎng)絡(luò)的電力交換量的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)將有助于進(jìn)行電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度的分析和決策。

4.2.2 調(diào)度策略

1）在高峰時(shí)段，電力需求大，此時(shí)可以確保儲(chǔ)能系統(tǒng)充滿(mǎn)電，并盡可能地利用太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電，如果太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電量不足，可通過(guò)外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電力交換。

2）在非高峰時(shí)段，電力需求低，此時(shí)可以利用太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電滿(mǎn)足需求，并將多余的電力存儲(chǔ)到儲(chǔ)能系統(tǒng)中。如此，可以進(jìn)一步降低對(duì)傳統(tǒng)電力的依賴(lài)，提高新能源利用率，從而降低能源成本和減少碳排放，并提升經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

本文基于新能源背景下，對(duì)電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度進(jìn)行分析，探討了新能源運(yùn)用的意義，并對(duì)相關(guān)問(wèn)題和對(duì)策進(jìn)行闡述，如此，提高了經(jīng)濟(jì)效益，并推動(dòng)了新能源的發(fā)展、提高了電力經(jīng)濟(jì)的水平。