適應(yīng)高滲透率可再生能源接入的電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究

宋 琪

（陜西省政府投資評(píng)審中心，陜西 西安 710016）

0 引 言

近年來，隨著風(fēng)力、光伏等可再生能源發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展和在電網(wǎng)中滲透率的不斷提高，電網(wǎng)規(guī)劃面臨著新的要求和挑戰(zhàn)。風(fēng)力、光伏等可再生能源發(fā)電出力具有明顯的間歇性、波動(dòng)性及不確定性[1]，而現(xiàn)有電網(wǎng)規(guī)劃的評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法更多是在輸電設(shè)備和負(fù)荷預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行確定性規(guī)劃，鮮少考慮間歇性電源出力的波動(dòng)性和隨機(jī)性，對(duì)由此引起的電網(wǎng)安全性、充裕性和經(jīng)濟(jì)性等多方面的變化也缺少量化評(píng)價(jià)。因此，有必要研究高滲透率可再生能源接入后電網(wǎng)的特點(diǎn)，進(jìn)而建立一套完整的適應(yīng)高滲透率可再生電源接入的電網(wǎng)規(guī)劃綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

1 高滲透率可再生能源接入電網(wǎng)的特點(diǎn)

一個(gè)可靠的電力系統(tǒng)需要時(shí)刻維持電力供需平衡，從而保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。實(shí)際運(yùn)行中，電力系統(tǒng)由于機(jī)組出力、負(fù)荷需求、輸電線和聯(lián)絡(luò)線的功率波動(dòng)、發(fā)輸電設(shè)備的計(jì)劃?rùn)z修及設(shè)備計(jì)劃外的中斷干擾等因素，幾乎總是處于不斷變化的狀態(tài)，因此電網(wǎng)中的設(shè)備元件需要具備消納一定程度干擾或波動(dòng)且恢復(fù)平衡的能力[2]。高滲透率可再生能源接入電網(wǎng)中由于含有很多兼具間歇性、不確定性和波動(dòng)性的風(fēng)電、光伏等電源，一方面需要電網(wǎng)中的設(shè)備元件具有更多可靈活調(diào)度的備用容量，以提高電網(wǎng)對(duì)間歇性電源的平衡和消納能力；另一方面需要電力系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定和可靠，從而保證持續(xù)向用戶提供優(yōu)質(zhì)電能。高滲透率可再生能源接入電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)接入可再生能源后運(yùn)行狀態(tài)的有效估計(jì)，發(fā)現(xiàn)其中的問題，進(jìn)而保障電網(wǎng)建設(shè)效率，提高電網(wǎng)整體運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。

2 高滲透率可再生能源接入電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的設(shè)計(jì)原則

為了更加全面地反映被評(píng)價(jià)對(duì)象，往往希望指標(biāo)盡可能多，然后從不同角度反映被評(píng)價(jià)對(duì)象的性質(zhì)，但這并不代表指標(biāo)越多越好。一方面，指標(biāo)數(shù)量的增加不意味著有效信息的相應(yīng)增加；另一方面，指標(biāo)過多可能會(huì)使增加的信息不能被有效提取和利用，然后導(dǎo)致有意義的綜合分析判斷能力的下降。因此，要將指標(biāo)數(shù)量的增加和有效信息的增加合理統(tǒng)一，形成一套科學(xué)、合理、有效的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

建立高滲透率可再生能源接入電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的過程中，既要選取能反映高滲透率可再生能源接入電網(wǎng)特點(diǎn)的有效指標(biāo)，又要兼顧信息有效性、數(shù)據(jù)采集難度及計(jì)算量等實(shí)際情況，保證選取的指標(biāo)可測(cè)、可得、可用，具體包括以下4點(diǎn)原則。

（1）電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的設(shè)置應(yīng)與城市特點(diǎn)及負(fù)荷特性相適應(yīng)。

（2）電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)注重從整體上對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，設(shè)置更加簡(jiǎn)潔的指標(biāo)。

（3）對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃的評(píng)價(jià)除關(guān)注指標(biāo)數(shù)值的絕對(duì)量外，還應(yīng)關(guān)注指標(biāo)數(shù)值的相對(duì)變化。

（4）對(duì)電網(wǎng)適應(yīng)高滲透率可再生能源接入的能力進(jìn)行判定是評(píng)價(jià)電網(wǎng)規(guī)劃方案優(yōu)劣的一個(gè)重要方面。

3 構(gòu)建高滲透率可再生能源接入電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究，主要是從兩個(gè)方向展開。第一，單一評(píng)價(jià)指標(biāo)的研究。從可靠性、安全性或經(jīng)濟(jì)性等單方面選取指標(biāo)，進(jìn)行分解和量化研究，然后給出在某一方面電網(wǎng)規(guī)劃方案優(yōu)劣的結(jié)論。第二，綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究。將多方面指標(biāo)進(jìn)行有效結(jié)合，然后得出綜合性的結(jié)論[3]。

本文以電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)為基礎(chǔ)，選取經(jīng)濟(jì)性、可靠性、靈活性及適應(yīng)性四方面，建立高滲透率可再生能源接入電網(wǎng)綜合規(guī)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，全方位反映電網(wǎng)運(yùn)行的各項(xiàng)性能，并以此評(píng)價(jià)結(jié)果為參考，統(tǒng)籌規(guī)劃電網(wǎng)，最終實(shí)現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)接入高滲透率可再生能源能力的不斷提高。

3.1 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

電網(wǎng)規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)性分析是從成本、回報(bào)、效益和效率等方面對(duì)電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目展開分析，論證其經(jīng)濟(jì)可行性[4]。經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)包括全壽命周期成本、投資回報(bào)、投資效益及運(yùn)行效率。

3.2 可靠性指標(biāo)

可再生能源的高滲透會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)中的電能質(zhì)量產(chǎn)生一些不良影響，尤其是電壓與頻率方面。因此，設(shè)置兼顧供電可靠性與供電質(zhì)量的可靠性指標(biāo)，從時(shí)間、頻率及質(zhì)量等方面考核電網(wǎng)的供電可靠性，包括持續(xù)供電指標(biāo)和電能質(zhì)量指標(biāo)。

3.3 靈活性指標(biāo)

可再生能源在電網(wǎng)中滲透率的不斷提高，要求電力系統(tǒng)具有足夠的靈活性，以更好地應(yīng)對(duì)難以精確預(yù)測(cè)的間歇性電源出力。電力系統(tǒng)靈活性表現(xiàn)在電網(wǎng)規(guī)劃方面，要求電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)具有必要的輸送電力的靈活性，即能夠通過向外輸送或者向外吸收電力，給予系統(tǒng)靈活性支持。根據(jù)不同時(shí)間跨度的評(píng)估需要，靈活性評(píng)估主要分為輸電靈活度、輸電裕度及輸電擴(kuò)展性三部分。

3.4 適應(yīng)性指標(biāo)

電網(wǎng)網(wǎng)架建設(shè)通常周期長(zhǎng)且滯后于電源建設(shè)，而風(fēng)電、光電等可再生能源一般遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，需要架設(shè)更長(zhǎng)的線路進(jìn)行電能傳輸，投資成本高，所以對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃工作提出了預(yù)見性與前瞻性的要求。電網(wǎng)規(guī)劃工作需要更加注重電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性。適應(yīng)性就是電網(wǎng)結(jié)構(gòu)除要滿足當(dāng)前輸電需求外，還要考慮是否具備適應(yīng)未來市場(chǎng)發(fā)展、政策變化和環(huán)境要求的能力。如果經(jīng)過一段時(shí)期，當(dāng)前網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不再符合要求，但無法在此基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)建改造，將會(huì)產(chǎn)生高昂的重建費(fèi)用。適應(yīng)性指標(biāo)主要從市場(chǎng)、政策及環(huán)境3個(gè)維度對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行評(píng)價(jià)。

最終建立適應(yīng)高滲透率可再生能源接入的電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如表1所示。

表1 適應(yīng)高滲透率可再生能源接入的電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

4 結(jié) 論

間歇性可再生能源發(fā)電技術(shù)在電網(wǎng)中滲透率不斷提高使得傳統(tǒng)放射型單向電能傳輸形式變?yōu)榄h(huán)狀雙向電能傳輸形式，電網(wǎng)規(guī)劃面臨著新的要求和挑戰(zhàn)。本文通過對(duì)高滲透率可再生能源接入電網(wǎng)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，歸納出高滲透率可再生能源接入的電網(wǎng)規(guī)劃指標(biāo)設(shè)計(jì)原則，建立了一套適應(yīng)高滲透率可再生能源接入的包含經(jīng)濟(jì)性、可靠性、靈活性與適應(yīng)性指標(biāo)的電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，為可再生能源接入的電網(wǎng)規(guī)劃提供了一種思路，豐富了電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)方面的理論體系。