新能源消納的電網(wǎng)規(guī)劃方法研究

（國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司定西供電公司，甘肅省定西市，743000） 劉 琪 陳洲奕 黃文麗

在國(guó)家“雙碳”目標(biāo)和能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的雙重壓力下，新能源發(fā)電規(guī)模迅速增長(zhǎng)，然而受新能源出力波動(dòng)性、間歇性、隨機(jī)性等特性影響，新能源發(fā)電并網(wǎng)存在各種困難，大量新能源電力將通過電力系統(tǒng)外送方式送往負(fù)荷中心，而電網(wǎng)作為其外送通道的重要組成部分，將面臨很大的消納壓力[1]。為提高新能源消納水平，促進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，需要充分考慮電網(wǎng)規(guī)劃布局對(duì)新能源消納的影響[2]?；诖耍F(xiàn)提出一種面向新能源消納的電網(wǎng)規(guī)劃方法，并建構(gòu)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)采用方法所建構(gòu)的電網(wǎng)規(guī)劃方案進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)。

1 面向新能源消納的電網(wǎng)規(guī)劃方法

1.1 構(gòu)建新能源消納評(píng)價(jià)體系

新能源消納評(píng)價(jià)是對(duì)未來(lái)電網(wǎng)系統(tǒng)在不同時(shí)間尺度下的新能源消納情況進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，以找出影響新能源消納的主要因素，為電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行提供依據(jù)。通過構(gòu)建新能源消納評(píng)價(jià)體系，提出新能源消納水平指標(biāo)，將其作為新能源裝機(jī)規(guī)模預(yù)測(cè)和布局的重要參考，以解決新能源大規(guī)模并網(wǎng)給電網(wǎng)規(guī)劃帶來(lái)的影響。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)新能源消納評(píng)價(jià)方面的研究主要集中在：①評(píng)價(jià)指標(biāo)體系?，F(xiàn)有的新能源消納評(píng)價(jià)指標(biāo)體系多是基于已有指標(biāo)構(gòu)建，缺乏針對(duì)性和實(shí)用性，難以滿足實(shí)際需求；②評(píng)價(jià)方法?，F(xiàn)有評(píng)價(jià)方法主要是基于時(shí)間尺度的線性評(píng)價(jià)方法，未能綜合考慮系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和系統(tǒng)外送能力對(duì)新能源消納的影響；③結(jié)果分析?，F(xiàn)有研究大多采用靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)方法，未考慮新能源出力隨機(jī)性對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的影響，同時(shí)缺乏對(duì)各因素之間相關(guān)性的研究。

1.2 電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)創(chuàng)新

面向新能源消納的電網(wǎng)規(guī)劃，需要從“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”各環(huán)節(jié)的規(guī)劃技術(shù)出發(fā)，在滿足經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需求的前提下，對(duì)電源規(guī)劃、電網(wǎng)規(guī)劃、負(fù)荷規(guī)劃進(jìn)行融合與創(chuàng)新。其中，在電源規(guī)劃方面，需要結(jié)合電源布局情況，綜合考慮電源結(jié)構(gòu)、電源容量等因素，合理確定各類電源的裝機(jī)容量；在電網(wǎng)規(guī)劃方面，需要從電力系統(tǒng)規(guī)劃角度出發(fā)，合理確定各類電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和設(shè)備布局；在負(fù)荷規(guī)劃方面，需要考慮負(fù)荷水平和季節(jié)性變化規(guī)律，合理確定各類負(fù)荷發(fā)展規(guī)模和用電需求。

1.3 強(qiáng)化多源協(xié)調(diào)

在新能源大規(guī)模開發(fā)利用的背景下，中國(guó)新能源發(fā)展呈現(xiàn)出集中式與分布式并存、大規(guī)模與高比例共存的特點(diǎn)，電網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)以新能源為主體，統(tǒng)籌規(guī)劃區(qū)域電網(wǎng)建設(shè)與新能源并網(wǎng)消納?？紤]到中國(guó)東西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、電力系統(tǒng)發(fā)展水平等差異，區(qū)域間電網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)以區(qū)域電網(wǎng)為主體，從系統(tǒng)層面優(yōu)化多電源協(xié)調(diào)機(jī)制，充分發(fā)揮不同電源在新能源消納中的作用。

1.4 優(yōu)化電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

為了解決新能源消納問題，需要從網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架建設(shè)、負(fù)荷特性等方面入手，進(jìn)一步優(yōu)化電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。從規(guī)劃設(shè)計(jì)層面：①要科學(xué)研判新能源出力特性和電網(wǎng)運(yùn)行特性，在充分考慮新能源發(fā)電能力的前提下，科學(xué)合理確定電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模和投資；②要結(jié)合新能源布局和接入情況，合理布局電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，特別是要做好重要節(jié)點(diǎn)的電網(wǎng)規(guī)劃布局，如東北地區(qū)要優(yōu)先考慮建設(shè)以特高壓為骨干網(wǎng)架、具有柔性調(diào)節(jié)能力的大范圍聯(lián)絡(luò)直流通道；③在不影響安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，盡量提高電力電量輸送能力。

1.5 完善新能源發(fā)電調(diào)度機(jī)制

隨著新能源發(fā)電裝機(jī)不斷增長(zhǎng)，風(fēng)光等新能源的間歇性和隨機(jī)性導(dǎo)致電力調(diào)度面臨新挑戰(zhàn)，需要完善調(diào)度機(jī)制來(lái)應(yīng)對(duì)。①加強(qiáng)新能源電力預(yù)測(cè)工作。在做好風(fēng)電和光伏發(fā)電出力預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究風(fēng)電和光伏的出力波動(dòng)特性、電網(wǎng)接納能力及電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行影響因素等，科學(xué)合理制定風(fēng)電和光伏發(fā)電的出力預(yù)測(cè)方案；②做好新能源電力系統(tǒng)運(yùn)行模式分析。新能源電力系統(tǒng)應(yīng)加強(qiáng)電力系統(tǒng)運(yùn)行模式分析工作，合理確定不同運(yùn)行模式下的調(diào)峰調(diào)頻需求、容量需求以及不同模式下的最小系統(tǒng)備用容量需求，并在此基礎(chǔ)上提出新能源電力系統(tǒng)運(yùn)行模式優(yōu)化方案；③加強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)度控制。應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)內(nèi)火電、水電等傳統(tǒng)電源的調(diào)控能力，優(yōu)化傳統(tǒng)電源出力曲線，提高調(diào)峰調(diào)頻能力。

2 面向新能源消納的電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)方法

通過采用上文所述一系列措施來(lái)進(jìn)行新能源消納的電網(wǎng)規(guī)劃，并構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)體系，采用層次分析法和模糊法進(jìn)行評(píng)價(jià)[4]。以甘肅省某電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目為例，項(xiàng)目中涉及風(fēng)力發(fā)電，光伏發(fā)電的新能源接入，具體的電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)步驟如下：

步驟2：對(duì)每一個(gè)子評(píng)價(jià)因素集進(jìn)行綜合評(píng)判，具體如下：

①評(píng)語(yǔ)集：將本次評(píng)價(jià)的等級(jí)劃分為優(yōu)，良，中，可，差共5個(gè)檔次。

②權(quán)重指標(biāo)集：通過運(yùn)行成分分析，讓專家對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)給出相對(duì)應(yīng)的標(biāo)度，確定各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。用表示。

③模糊評(píng)估：將評(píng)價(jià)子因素集Ui和評(píng)語(yǔ)集V看作一個(gè)模糊映射，確定對(duì)應(yīng)的模糊評(píng)價(jià)矩陣Ri，。其中為評(píng)估子因素集Ui中第ij項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)被作出評(píng)語(yǔ)集中第k中評(píng)估Vk的專家人數(shù)，d為參加評(píng)估的總專家數(shù)。

④運(yùn)用模糊矩陣的合成運(yùn)算，得到Ui的綜合評(píng)判向量Bi

步驟3：進(jìn)行二級(jí)評(píng)判：將每個(gè)子因素集Ui看為一個(gè)因素，用Bi作為它的單因素評(píng)判，即得通信系統(tǒng)規(guī)劃評(píng)估因素集U 到評(píng)語(yǔ)集V 是一個(gè)模糊映射，

將每個(gè)Ui作為U的一部分，可以按它們的重要性給出權(quán)數(shù)分配，所以二級(jí)綜合評(píng)判為：，對(duì)評(píng)判結(jié)果歸一化，按最大隸屬度原則的：，則得出綜合評(píng)判為Vk。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，中國(guó)能源資源與負(fù)荷中心逆向分布的特點(diǎn)，決定了中國(guó)新能源發(fā)展必然存在巨大的消納空間。新能源的大規(guī)模開發(fā)與消納，需要從電網(wǎng)規(guī)劃的角度對(duì)其進(jìn)行合理布局?？傊?，面向新能源消納的電網(wǎng)規(guī)劃方法需針對(duì)中國(guó)國(guó)情與發(fā)展階段進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，需從技術(shù)創(chuàng)新、市場(chǎng)機(jī)制建設(shè)等方面不斷完善，逐步實(shí)現(xiàn)向“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”一體化發(fā)展轉(zhuǎn)變。