新能源對電網(wǎng)調(diào)度管理的影響

燕敏飛 胡朝陽

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力供應(yīng)需求日益增加，給電網(wǎng)調(diào)度帶來了較大壓力，給能源勘探和部署帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。面對當(dāng)前能源消耗過大的形勢，新能源開發(fā)迫在眉睫。但是，新能源的開發(fā)也對電網(wǎng)調(diào)度帶來了較大影響。由此，本文闡述以往電網(wǎng)調(diào)度管理特點(diǎn)，然后分析新能源發(fā)展現(xiàn)狀，最后探討新能源對電網(wǎng)調(diào)度管理的影響。

關(guān)鍵詞：新能源;電網(wǎng)調(diào)度管理;影響

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）31-0148-03

The Analysis of New Energy Effection Power

Network Dispatching Management

YAN Minfei HU Zhaoyang

（Power China Henan Electric Power Survey & Design Institute Corporation Limited，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： With the rapid development of China's economy， the demand for power supply is increasing day by day， which brings great pressure on power grid dispatching and severe challenges to energy exploration and deployment. Facing the current situation of excessive energy consumption， the development of new energy is imminent. However， the development of new energy also has a great impact on power grid dispatching. Therefore， this paper described the characteristics of power grid dispatching management in the past， then analyzed the current situation of new energy development， and finally discussed the impact of new energy on power grid dispatching management.

Keywords： new energy;power network dispatching management;effect

電力供給一直是關(guān)系生產(chǎn)和生活中諸多領(lǐng)域的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，是我國經(jīng)濟(jì)繁榮、穩(wěn)定發(fā)展的基石，其發(fā)展好壞直接影響國家經(jīng)濟(jì)整體發(fā)展的好壞。當(dāng)前，我國處在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展上升期，對電力需求越來越大。引入新能源之后對電網(wǎng)調(diào)度的影響非常明顯。對新能源對電網(wǎng)調(diào)度所造成的影響進(jìn)行分析，找到合理解決問題的策略對改善電力調(diào)度效能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 以往電網(wǎng)調(diào)度管理特點(diǎn)

自《電網(wǎng)調(diào)度管理?xiàng)l例》頒布以來，電網(wǎng)調(diào)度管理重點(diǎn)就始終圍繞計(jì)劃管理展開，包括發(fā)電、供電和檢修的計(jì)劃管理。同時(shí)，要在此基礎(chǔ)上對電網(wǎng)調(diào)度中計(jì)劃管理涉及的相關(guān)合作方做好利益方面的保障工作。電網(wǎng)調(diào)度就是對實(shí)際生產(chǎn)生活中涉及的電網(wǎng)運(yùn)作模式、相關(guān)電網(wǎng)設(shè)備的新舊替換、電網(wǎng)設(shè)備的日常維護(hù)和檢修、電網(wǎng)運(yùn)行中的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)度管理。

以往的電網(wǎng)調(diào)度大多采用計(jì)劃管理的形式，運(yùn)用繼電保護(hù)、裝置安置和調(diào)度自動(dòng)化等手段來實(shí)現(xiàn)。電網(wǎng)調(diào)度就是要運(yùn)用各種技術(shù)手段和管理方式來提前預(yù)判和計(jì)劃，盡量排除各項(xiàng)影響電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的不確定因素。尤其是對于諸如火電廠、核電站、水電廠等發(fā)電總體容量相對較大的工廠在具體發(fā)電運(yùn)作中產(chǎn)生的關(guān)于負(fù)載電荷不可控的部分，要進(jìn)行針對性處理。例如，采用裕度的方法來進(jìn)行控制管理，或者通過提高關(guān)于預(yù)測負(fù)載電荷的大小和影響范圍來進(jìn)行控制管理，還可以在一些特殊情況下采用限制供電的管控手段來實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中不可控因素的控制管理。

因此，傳統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)節(jié)水準(zhǔn)一直是與負(fù)載電荷的預(yù)測和調(diào)節(jié)能力呈正相關(guān)的。對負(fù)載電荷預(yù)測的精準(zhǔn)度和調(diào)節(jié)能力直接影響電網(wǎng)調(diào)度計(jì)劃的難易程度。

2 新能源發(fā)展現(xiàn)狀及未來方向

2.1 太陽能

太陽能是大自然賦予人類的一種取之不盡、用之不竭的可再生能源，與人類和地球萬物的發(fā)展一直息息相關(guān)。其能量巨大而且源源不絕，對人類來說，其開發(fā)價(jià)值巨大[1-4]。

我國對太陽能開發(fā)較為重視，先后采取了一系列有力措施來支持太陽的開發(fā)。2006年開始出臺(tái)了諸多政策和法規(guī)，以鼓勵(lì)和支持太陽能發(fā)電的相關(guān)科學(xué)研究和技術(shù)突破，規(guī)范太陽能發(fā)電領(lǐng)域的行業(yè)準(zhǔn)則。2015年，我國政府在光伏產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域做了進(jìn)一步的詳細(xì)規(guī)劃，對未來光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向和發(fā)展深度做出了明確指示，提出光伏發(fā)電的裝機(jī)總量要在三年內(nèi)達(dá)到超過三千五百萬千瓦的戰(zhàn)略規(guī)劃目標(biāo)。其后，我國光伏產(chǎn)業(yè)一路發(fā)展迅猛，僅安徽省內(nèi)已建和在建的光伏電站，就超過了16座，總裝機(jī)量也超過了30萬kW。其中，安徽省光伏產(chǎn)業(yè)代表性工程“金太陽示范工程”總裝機(jī)量就超越了15萬kW。太陽能發(fā)電量在全省的發(fā)電比重也在逐年升高。其他省份也逐漸在政策指引下大力發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)，不斷升級(jí)太陽能發(fā)電理論和技術(shù)，研究生產(chǎn)新的太陽能發(fā)電設(shè)備。鑒于太陽能巨大的應(yīng)用價(jià)值，我國未來對太陽能發(fā)電領(lǐng)域的政策支持和資源投入將進(jìn)一步加大。

2.2 風(fēng)能

相對于傳統(tǒng)能源來說，風(fēng)能的儲(chǔ)量也非?？捎^。我國地域遼闊，生態(tài)多樣，風(fēng)能資源豐富。面對煤炭等傳統(tǒng)資源儲(chǔ)量不斷消耗縮減、經(jīng)濟(jì)發(fā)展對能源需求進(jìn)一步擴(kuò)大的嚴(yán)峻形勢，積極探尋和補(bǔ)充新能源刻不容緩。僅僅依靠太陽能顯然是不夠的，風(fēng)能的開發(fā)和應(yīng)用正合時(shí)宜。對于地理位置偏遠(yuǎn)的地區(qū)來說，用傳統(tǒng)供電鋪設(shè)工程提供電能難度較大，成本較高，而運(yùn)用風(fēng)力發(fā)電則具有較大優(yōu)勢。

當(dāng)前，我國對風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的投入呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢。僅2013年，我國國家電網(wǎng)公司在并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電方面的裝機(jī)總量就已經(jīng)達(dá)到了6 426萬kW，同比增長21.5%。2006年至2018年，國家電網(wǎng)公司在風(fēng)力發(fā)電方面的總體調(diào)度年裝機(jī)量總量增長率基本保持在平均76%的水平，年發(fā)電總量的年均增長率更是達(dá)到了85%。從全世界來看，我國在國家電網(wǎng)接入風(fēng)力發(fā)電方面，無論是裝機(jī)規(guī)模還是風(fēng)力發(fā)電量，都達(dá)到了增速第一。

由此可見，我國對風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的重視程度和扶持力度之大。風(fēng)力發(fā)電作為一項(xiàng)新能源，不但開發(fā)方便，而且分布廣泛，是續(xù)太陽能之后的又一個(gè)重要的發(fā)電能源渠道，對傳統(tǒng)發(fā)電能源進(jìn)行了有效補(bǔ)充。未來我國在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的支持力度勢必會(huì)更加深入。

3 新能源對電網(wǎng)調(diào)度管理的影響

3.1 太陽能影響

根據(jù)負(fù)荷中心的特點(diǎn)，可將光伏電源分為遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的光伏和處于負(fù)荷中心的光伏兩種。其中，遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的光伏具備大電容量的特點(diǎn)，對其大多是采用集中輸電的方式來通過電網(wǎng)，因此具備一定程度上的隨機(jī)性和不可控性。但是，因?yàn)檫h(yuǎn)離負(fù)荷中心的光伏本身電容量相對于其他主流能源來說偏小，因此其隨機(jī)性和不可控性所造成的影響并不是很明顯，基本上可以忽略不計(jì)。

但是，負(fù)荷中心的光伏并非如此。雖然負(fù)荷中心的初始光伏容量相對來說非常小，但隨著負(fù)荷中心光伏使用規(guī)模不斷擴(kuò)大，其光伏容量也會(huì)不斷提升，對原本的負(fù)荷中心的影響也變得越來越大，這樣就進(jìn)一步給負(fù)荷中心帶來了巨大的不可預(yù)測性。這種不可預(yù)測性會(huì)帶來計(jì)劃管理上的不可控，從而直接影響接下來的環(huán)節(jié)。另外，在具體應(yīng)用過程中，負(fù)荷中心的光伏與中級(jí)和低級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)的接觸貫通，直接導(dǎo)致配電網(wǎng)出現(xiàn)變化，而且會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)發(fā)生根本性的變化。負(fù)荷中心光伏會(huì)使配電網(wǎng)從原本的發(fā)散式輻射形態(tài)變?yōu)槠骄植加诟鱾€(gè)節(jié)點(diǎn)的均攤形態(tài)，從而導(dǎo)致配電系統(tǒng)在實(shí)際控制和管理過程中進(jìn)一步復(fù)雜化。

3.2 風(fēng)能影響

風(fēng)電場是以一種波動(dòng)型電源的形態(tài)存在，具有其極強(qiáng)的不穩(wěn)定性，因此風(fēng)能也屬于間歇型能源。受這些條件限制，風(fēng)能并不能保證電能長期穩(wěn)定輸出，其產(chǎn)生的電量會(huì)隨著外部各種復(fù)雜因素的變化而變化。風(fēng)力發(fā)電的變化直接導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電的電網(wǎng)調(diào)度管理難度較大。在風(fēng)力實(shí)際發(fā)電過程中，由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的集能效應(yīng)，電量在很短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生集中現(xiàn)象，這使得如何安全高效地將短時(shí)間內(nèi)生成的大量電量進(jìn)行輸送成為難題，也直接給輸電系統(tǒng)的負(fù)荷能力帶來挑戰(zhàn)。此外，又由于風(fēng)能是間歇性能源，在風(fēng)能產(chǎn)生間歇期，輸電系統(tǒng)的空負(fù)荷現(xiàn)象直接導(dǎo)致資源的空置浪費(fèi)。間歇輸電之間的銜接由于電量變化較大，落差過于巨大，也使輸電設(shè)備的損耗加劇，縮短了輸電系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的使用壽命。

3.3 新能源分布式電源對規(guī)劃和運(yùn)行的影響

傳統(tǒng)的資源配電體系具有穩(wěn)定性，因此，對其后整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)營關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的控制是可以提前預(yù)期和調(diào)整的。但是，新能源則不同，在對配電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，受新能源自身影響較大。就系統(tǒng)保護(hù)方面來說，分布式電源的使用會(huì)直接使配電網(wǎng)產(chǎn)生雙向延展。而如果配電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)不正常的狀態(tài)或是設(shè)備故障，就要考慮整個(gè)配電線路的可靠穩(wěn)定性。因此，一旦分布式電源出現(xiàn)相異形態(tài)，就會(huì)對整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)保護(hù)判斷產(chǎn)生影響。在對配電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，要全面考慮各項(xiàng)因素，提出解決對策，例如，提前預(yù)測空間負(fù)荷，對配電網(wǎng)絡(luò)的適配性與關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測試，實(shí)現(xiàn)分布式電源的升級(jí)迭代等。對于配電網(wǎng)的控制系統(tǒng)，分布式電源的運(yùn)用在很大程度上加大了對電壓及頻率控制的難度，尤其是配電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行期間，配電網(wǎng)中負(fù)載電荷的不規(guī)則波動(dòng)對輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成巨大沖擊和影響。

4 解決策略

4.1 管理層面

從管理層面來講，主要是解決配電調(diào)度中對各環(huán)節(jié)的運(yùn)用和管控。尤其是要充分考慮配電調(diào)度中各方面的顯性和隱性影響因素，在傳統(tǒng)管理模式基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷迭代和補(bǔ)充，以滿足新能源的使用需求。傳統(tǒng)電網(wǎng)管理主要是為了適應(yīng)負(fù)載電荷的各種不穩(wěn)定變化而調(diào)整和改變發(fā)電功率，主要側(cè)重點(diǎn)是對配電系統(tǒng)源端的控制管理，對負(fù)荷端主要以限制為主。負(fù)荷端的作用也僅僅是配電。而新能源的引入則直接改變了傳統(tǒng)配電調(diào)度管理的局面，負(fù)荷端的作用不再只是配電。在打造出能源互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)后，負(fù)荷端也有機(jī)會(huì)變成電源端。由此進(jìn)行引申，在對電網(wǎng)調(diào)度進(jìn)行管理時(shí)，對中低壓能源互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)的靈活運(yùn)用也變得越來越重要?；ヂ?lián)網(wǎng)管理使電網(wǎng)調(diào)度進(jìn)入信息化時(shí)代，高超的信息化管理技術(shù)的應(yīng)用使電網(wǎng)調(diào)度在信息數(shù)據(jù)整理和運(yùn)算方面大大提高了精度和效能，給電網(wǎng)調(diào)度帶來了質(zhì)的改變。智能配電是未來電網(wǎng)調(diào)度發(fā)展的大趨勢，也是未來電網(wǎng)調(diào)度管理的核心發(fā)展方向。與此同時(shí)，還要使配電調(diào)度運(yùn)行的相關(guān)職能機(jī)構(gòu)加入市場，成為市場運(yùn)行者。只有這樣，才能確保配電網(wǎng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行，確保行業(yè)最新技術(shù)和服務(wù)的引進(jìn)，確保行業(yè)數(shù)據(jù)透明、安全和準(zhǔn)確。

4.2 技術(shù)層面

通過技術(shù)手段解決實(shí)際應(yīng)用場景中出現(xiàn)的問題能從根本性上解決問題。從集中式能源方面考量，其帶來的功效可以基本等效為傳統(tǒng)模式的電網(wǎng)調(diào)度電源的功效。但是又由于集中式能源和傳統(tǒng)電源在發(fā)電預(yù)測方面的差異，因此，要采用不同的手段來解決相應(yīng)的問題。相對于常規(guī)電源，集中式電源的發(fā)電預(yù)測率更低。在實(shí)際中用技術(shù)手段來解決集中式能源問題時(shí)，要遵循科學(xué)客觀的原則，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場景采用恰當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行解決。例如，可以不斷提升發(fā)電率的預(yù)測水準(zhǔn)，采用數(shù)值氣象信息對發(fā)電率展開預(yù)測，以有效提升發(fā)電預(yù)測率，及時(shí)找到電網(wǎng)調(diào)度管理中存在的問題。又比如，運(yùn)用儲(chǔ)能技術(shù)來抵御風(fēng)力發(fā)電對電網(wǎng)調(diào)度管理的影響。在具體應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)時(shí)，要充分考慮實(shí)際應(yīng)用場景，選擇用電池進(jìn)行儲(chǔ)能的方式，或者運(yùn)用抽水蓄能的方式來進(jìn)行儲(chǔ)能。再比如，為了抵御風(fēng)能對電網(wǎng)調(diào)度管理帶來的影響，建立互聯(lián)電網(wǎng)平臺(tái)，加入電網(wǎng)裕度控制技術(shù)，充分收集整理數(shù)據(jù)，對各項(xiàng)系統(tǒng)運(yùn)行中涉及的數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行歸納、分析和整理，對資源做深度整合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)資源配置優(yōu)化。這可以有效解決風(fēng)力發(fā)電中能源間歇輸送帶來的波動(dòng)問題。而從分布式能源角度來看，一定容量基礎(chǔ)上的分布式發(fā)電在接入配電網(wǎng)絡(luò)后確實(shí)會(huì)對整個(gè)電網(wǎng)饋線上的電壓分配造成較大影響。其實(shí)際造成的影響程度主要取決于分布式發(fā)電電源的總體容量規(guī)模和接入位置。為了解決該問題，在配電網(wǎng)絡(luò)中，要對負(fù)載電荷轉(zhuǎn)移方式進(jìn)行檢查和維修，對電網(wǎng)調(diào)度的所有環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測和及時(shí)跟蹤，對負(fù)載電荷的轉(zhuǎn)移進(jìn)行預(yù)測，運(yùn)行中要進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的高效穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

5 結(jié)語

電網(wǎng)調(diào)度管理工作會(huì)由于能源來源的不同而受到影響。在新能源被廣泛應(yīng)用的當(dāng)下，分析新能源的特性，總結(jié)新能源發(fā)電給電網(wǎng)調(diào)度帶來的影響，并從管理層面和技術(shù)層面提出針對性的解決策略具有重要意義，不但可以有效提升資源使用率，還能進(jìn)一步確保電網(wǎng)在使用過程中的安全性和穩(wěn)定性。

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