新能源接入条件下的电网调度探讨

林大全

摘 要：当前面对化石能源日益枯竭以及传统能源开发利用所带来的环境污染、气候变化等人类共同的难题，大规模开发利用新能源已成为共识，以风电和光伏发电为主的新能源发展迅速。但是由于新能源发电具有间歇性、波动性等特点，也给传统电网的正常运行带来了巨大的冲击，给电力系统的调度运行带来困难和挑战。因此，有必要对新能源接入条件下的电网调度管理展开研究。本文首先分析了新能源接入对电网的影响，并探讨了新能源调度的特点，最后对提出了提高电网调度运行水平的应对措施。

关键词：新能源；电网；调度

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）24-0178-01

1 引言

当前面对化石能源日益枯竭以及传统能源开发利用所带来的环境污染、气候变化等人类共同的难题，大规模开发利用新能源，保障能源供应与能源安全，降低能源消耗，减少环境污染，应对气候变化，已成为共识.以风电和光伏发电为主的新能源取得了大规模的发展，提供了大量的清洁能源。但是，由于风电和光伏发电等新能源出力具有波动性和不确定性的特点，当电网中新能源所占比重较小时，新能源出力波动影响不大，可以当作负荷预测误差，但是随着新能源接入容量的不断增大，当比重大到一定程度时，其出力的随机性和波动性将不可忽视，会给电网带来许多挑战，如增大电网调峰、调频的压力；影响电网电能质量；影响系统安全稳定性；增加电网运行方式安排以及备用容量配置的难度。因此，深入分析新能源接入电网调度的影响并探讨应对措施具有十分重要的意义。

2 新能源接入对电网的影响

与广泛使用的常规能源相比，新能源是指在新技术基础上开发利用的非常规能源，主要包括风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋能等。近年来，我国新能源发电发展十分迅猛，装机容量和发电量都有了很大的提高，促进了我国的能源结构调整。其中风力发电和太阳能发电由于具有技术成熟、便于规模化开发和商业化应用等特点，发展最为迅速。

大规模风电并网对节能减排的意义重大，但风电与常规能源不同，风电功率很大程度上取决于难以精确预测的风速，这给电网调度带来了一系列前所未有的复杂问题。传统电网规划时并未将风电接入考虑其中，若风电场风速平稳波动小，或者电网中可灵活调节的备用容量充裕，那么风电出力随机性对电网的影响就大大降低。如果仅依靠火电作为调峰容量应对风电的随机性，那么当风电渗透率增加或者负荷峰谷差增大到一定程度时，火电机组将频繁启停或处于深度调峰状态运行，严重时将对电网的安全经济运行产生影响，这是导致现阶段风电弃风、利用率不高的重要因素。因此，在大规模风电场集中接入的情况下，电网调度需要建立多元互补协调机制，以提高风能利用率，促进清洁能源的优化配置。

另外，新能源发电的发展也受到自然环境条件的限制，这也是其可测、可控、可调难度大的原因之一，但不同类型的新能源受自然条件的影响程度不同。地热能会受到自然条件的影响，但是一般情况下地热田可以相对长时间地保证稳定的能量来源；而生物质能由于热值不稳定，稳定性、经济性以及连续控制性等方面存在问题，但是受自然条件影响较小，因此相对而言较为易于控制和调度。风能和太阳能受自然环境影响最大，其不可控性导致电网产生的不稳定性是目前影响新能源发电并网的主要因素。

3 新能源调度的特点

由于新能源发展速度快、建设集中，为保证电力系统运行安全，必须开展新能源调度，制定新能源发电计划，在保证最大程度低消纳新能源的同时确保电力系统安全运行。另外，风电、光伏等新能源发电大多采用大规模集中式接入电网，场站数量规模远超常规电源，在新能源大规模集中接入的形势下，调度运行管理问题突出。

新能源调度是电网调度的一部分，是通过对场站数量众多、随机性强的新能源开展精细化管理，保证新能源最大化消纳，确保电网安全稳定运行的有效管理手段。为促进新能源并网运行规范化管理，确保电网安全稳定运行，新能源调度应实时监测新能源场站功率和变化趋势，对风电、光伏等新能源开展发电功率预测，以此为基础，合理制定风电场、光伏电站发电计划，并对风电场、光伏电站的并网运行特性进行评价，从而加强对新能源场站的管理，统筹协调优化常规电源与新能源的调度，支撑电网安全稳定运行，提高电网新能源利用率。

4 新能源接入电网后的应对措施

4.1 优化电源结构

新能源发电功率输出的强随机波动性的本质是由一次能源特点所决定的，不能彻底改变，因此必须有备用电源来平抑其随机波动性，满足电力系统的实时供需平衡。应加强备用电源建设，利用稳定、调峰能力强的备用电源，在新能源发电功率波动时快速调峰；同时开发利用实用的储能装置，在风电等新能源出力高峰、负荷低谷时将电能储存起来，在风电等新能源出力低谷、负荷高峰时作为备用电源。这种调度方式能有效规避新能源并网带来的不确定性，但是还存在技术不够成熟，难以短时间内大范围应用，以及投资成本过高等问题。

4.2 加强并网调度运行管理

针对大规模风电接入系统，应做好风电并网管理和运行管理等工作，有效制定相关管理措施，提高风电调度运行管理的水平。

（1）做好并网管理工作。在风电接入系统时，要做好前期基础管理工作，了解风电机组调节能力，确定其符合接入要求，同时做好设备技术检测工作，确保风电接入系统后可以稳定、安全运行。（2）要做好计划管理工作。由于风电出力存在较大的不确定性，因此要加强风力发电功率预测，对于不同的天气状况，有效预估风电出力水平，确保风电调度管理时制定针对性的调度策略，提高系统运行水平。（3）统筹结合管理火电和新能源发电，制定完善的电网调度运行方案，特别是预想事故应急预案，提高电网运行可靠性，保证安全、可靠供电。

4.3 引入高效需求侧响应

随着智能电网的发展，在大规模集中或分散的新能源电源出现的同时，也会出现一部分可调度的负荷群体，通过在电网调度方案中将其统筹考虑，能够有效协调区域电网与个体单元之间的矛盾，做到资源互补。国外电网运行经验表明，针对间歇性新能源并网，引入需求侧响应机制是保证电力平衡的有效方法之一，将多类型新能源发电综合高效利用，整合资源，统筹互补，能够从整体上提高供电的可靠性和稳定性。

大规模新能源发电并网后，对电网的电能质量、调频、调压、安全性、稳定性等多方面都将造成影响。通过多目标优化电网调度模式，整合、利用电网能源资源，最大限度利用火电等常规能源调峰能力，充分发挥抽水蓄能电站作用，采用先进手段调节控制风电场出力水平，加大电网间调峰互济和跨区电力交易规模，从而充分发挥新能源绿色清洁环保、可持续利用的优点，减少其带来的负面效果，降低电网运行成本和系统旋转备用容量。但是，具体的管理办法还有待进一步探讨。

5 结语

新能源的开发及建设是未来能源发展的方向，要全方位分析其对电网调度管理各方面的影响，采取有效的对策，解决存在的问题，因此，研究适合于大规模新能源并网的电力系统调度模式，实现多种强随机电源作用下电力系统的功率实时平衡，尽量减少和避免弃风、弃光、切負荷等现象，对促进和发展新能源电力的大规模使用具有重要意义。

参考文献

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