新能源電力系統(tǒng)發(fā)展前景

藥煒+張凱

【摘要】：大規(guī)模新能源電力消納是當(dāng)前電力系統(tǒng)亟待解決的問題。根據(jù)當(dāng)前新能源發(fā)電并網(wǎng)情況，在結(jié)合當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，從我國電源結(jié)構(gòu)、新能源發(fā)電特性、新能源電力調(diào)度模式、新能源電力外送能力以及新能源與傳統(tǒng)能源發(fā)電間的經(jīng)濟問題共五個方面，總結(jié)了阻礙新能源消納的影響因素；針對各影響因素，列舉歐美新能源發(fā)電較為發(fā)達(dá)的國家其相應(yīng)的解決措施；借鑒國外消納大規(guī)模新能源電力的成功經(jīng)驗，提出針對我國當(dāng)前及未來電力系統(tǒng)發(fā)展趨勢可采取的消納大規(guī)模新能源電力的措施。

【關(guān)鍵詞】：新能源電力；發(fā)展現(xiàn)狀；發(fā)展前景

引言

電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定直接法因計算思路簡潔、計算速度快、能快速提供穩(wěn)定結(jié)果的優(yōu)點而倍受電力科研人員青睞。該算法最早主要基于傳統(tǒng)模型的直接法（相關(guān)不穩(wěn)定平衡點法、勢能邊界面法、靜態(tài)擴展等面積準(zhǔn)則），使用于電源結(jié)構(gòu)單一、運行特性穩(wěn)定的傳統(tǒng)電網(wǎng)，并未突破考慮大規(guī)模新能源并網(wǎng)的復(fù)雜運行工況等，很難用于電源結(jié)構(gòu)多樣的大電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定計算。目前，高比例新能源接入的大電網(wǎng)計算已成為當(dāng)前穩(wěn)定性仿真計算的主要關(guān)注點，而新能源占比越高，系統(tǒng)運行的時變性越大。本文在時變因素分析研究（改進(jìn)式EE-AC）的基礎(chǔ)上，以強時變因素影響下對在運行軌跡中等效機群進(jìn)行動態(tài)化分群，識別出含新能源的臨界機群，細(xì)化動態(tài)過程的分群方式，并分析新能源集群若干等效功角對分群方式的影響，驗證動態(tài)過程時變因素下分群方式的有效性。測試系統(tǒng)采用西北某省級新能源高占比電力系統(tǒng)。

1、新能源電力系統(tǒng)概況及特點

對于傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)，主要是以天然氣、煤炭、石油等一系列的一次性能源作為電力系統(tǒng)的重要能源。隨著科學(xué)技術(shù)的日益更新，可再生能源的出現(xiàn)逐漸大規(guī)模開始替代傳統(tǒng)的能源系統(tǒng)。二者之間最為重要的差別就是前者能夠進(jìn)行存儲，有著較為穩(wěn)定的發(fā)電空間模式，電力系統(tǒng)的雙側(cè)供應(yīng)可調(diào)可控；然而后者主要是以再生能源為主要發(fā)電能源，其有著不可存儲的特性，因此不確定性就更為明顯，電力系統(tǒng)的雙側(cè)供應(yīng)可調(diào)可控性較差。新能源的出現(xiàn)，就是為了能夠彌補可再生能源的可調(diào)可控性不足，通過新能源電力系統(tǒng)的獨特方式和創(chuàng)新技術(shù)，使電力系統(tǒng)能夠在保證可調(diào)可控更穩(wěn)定的狀態(tài)下，保證可再生能源得到更加安全、高效的應(yīng)用。

2、新能源電力系統(tǒng)發(fā)展前景

2.1太陽能

當(dāng)前，光伏發(fā)電已經(jīng)應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，許多農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)已經(jīng)通過光伏發(fā)電來解決電力資源緊張的問題。太能能電力系統(tǒng)供給不僅能夠解決偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)用電問題，而且在補充傳統(tǒng)電力資源、供給工業(yè)發(fā)展等方面也發(fā)揮了重要作用。

2.2儲能技術(shù)在光伏并網(wǎng)中的應(yīng)用

系統(tǒng)瞬時功率平衡水平問題是光伏并網(wǎng)中存在的主要難題，在光伏并網(wǎng)中運用儲能技術(shù)，在很大程度上能有效的解決這一難題。在光伏并網(wǎng)負(fù)載功率等脈動形勢下，可有效應(yīng)用儲能技術(shù)的無源式并聯(lián)儲能方案，使得蓄電池的充放電電流更加平滑。無源式并聯(lián)儲能方案通常應(yīng)用于獨立光伏系統(tǒng)。另外，也可以應(yīng)用混合儲能系統(tǒng)，對新能源電力系統(tǒng)中的瞬時功率的平衡性進(jìn)行處理。組合磷酸鐵鋰電池（見圖1）、超級電容，需要注意的是，超級電容具有很高的功率密度，磷酸鐵鋰電池具有很大的能量密度，將兩者組合之后，應(yīng)科學(xué)合理的設(shè)置控制結(jié)構(gòu)和方式，以最大程度的發(fā)揮出其效用。據(jù)相關(guān)的仿真試驗結(jié)果證明，對于新能源電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性問題，適當(dāng)?shù)膽?yīng)用混合儲能系統(tǒng)，可以有效的提高電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。

2.3風(fēng)能

風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)能這一可再生清潔能源來發(fā)電。由于沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染，符合“節(jié)能減排、低碳生活”的理念，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)還可以靈活應(yīng)用，既可以并網(wǎng)運行，也可以離網(wǎng)獨立運行，還可以與其他能源技術(shù)組成互補發(fā)電系統(tǒng)。如今在可再生資源的成本上來看，風(fēng)力發(fā)電性價比最高。在發(fā)展風(fēng)能的過程要全方面考慮，對當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)資源利用作出評估。另外在建設(shè)風(fēng)力發(fā)電站的過程中也要考慮到降低設(shè)備采購成本和運行維護(hù)成本。其中面臨主要的問題是對風(fēng)機核心技術(shù)掌握較少，包括變頻控制、風(fēng)量捕捉、機械工業(yè)等。電網(wǎng)側(cè)方面，由于風(fēng)能本身的特性以及電網(wǎng)的穩(wěn)定性要求造成無法滿足大容量風(fēng)機接入的要求。因此要針對這些問題作出改進(jìn)，將促進(jìn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

2.4提高我國新能源發(fā)電預(yù)測技術(shù)

國內(nèi)學(xué)者在新能源發(fā)電預(yù)測技術(shù)方面取得了一定的研究成果。文獻(xiàn)[52]表明利用風(fēng)電功率預(yù)測的手段提高電網(wǎng)的調(diào)峰能力是可行的，而且風(fēng)電功率的預(yù)測誤差對電網(wǎng)的調(diào)峰能力極限影響很大，預(yù)測誤差小，調(diào)峰能力提高較為明顯。文獻(xiàn)[53]研究在系統(tǒng)容量為606MW，原預(yù)測精度為20%時，若系統(tǒng)預(yù)測精度提高2%，可提高系統(tǒng)接納風(fēng)電容量最高達(dá)10%，但是預(yù)測精度對系統(tǒng)提高接納風(fēng)電容量是有條件的，只有當(dāng)預(yù)測精度在一定范圍內(nèi)變化時，預(yù)測精度提高才可以提高系統(tǒng)接納風(fēng)電的容量；文獻(xiàn)[54]研究得出在風(fēng)電裝機容量為系統(tǒng)負(fù)荷的20%時，風(fēng)電功率預(yù)測誤差由20%提高至15%時，可以減少風(fēng)電限電量14.71%。文獻(xiàn)[55]指出采用集合預(yù)測法對光伏發(fā)電預(yù)測的準(zhǔn)確率和穩(wěn)定性最高，尤其適用于棄光限電地區(qū)，預(yù)測準(zhǔn)確率可達(dá)89%以上?？偟膩碚f，新能源發(fā)電預(yù)測技術(shù)對于新能源并網(wǎng)影響顯著。

2.5生物能

生物能主要是發(fā)展沼氣、作物秸稈以及廢棄物等生物質(zhì)能，這些能源供給原材料我國資源同樣豐富。為了更好地推廣應(yīng)用生物能電力資源，目前我國計劃建設(shè)兩百多個生物綠色能源示范縣，并且給予一定的政策和資金支撐，這些建設(shè)規(guī)劃以及政策保障對我國發(fā)展生物能電力具有重要的推動作用。

結(jié)語

綜上所述，在今后一段時期內(nèi)，新能源電力系統(tǒng)優(yōu)化控制方法及關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展是我國需要不斷深入研討的一項重要內(nèi)容，只有真正實現(xiàn)電力系統(tǒng)多項能源互補，能源之間協(xié)調(diào)存儲，才能夠最大程度充分利用可再生能源，最終使得可再生能源成為我國電力系統(tǒng)之中的首選。

【參考文獻(xiàn)】：

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