浅谈阿勒泰地区新能源消纳方式

孙庆宇，程光，张东，王强，于国康

（1.新疆大学，新疆 乌鲁木齐 830002；2.国网新疆电力有限公司阿勒泰供电公司，新疆 阿勒泰 836599；3.国网新疆电力有限公司经济技术研究院，新疆 乌鲁木齐 830002）

随着大力开发风电，阿勒泰地区电源增长将大于负荷增长及电力送出能力。在“十四五”期间，阿勒泰地区电量大量富裕，但阿勒泰电网与主网的联系较弱，联络断面送电能力有限，无法满足阿勒泰地区富裕电力外送，窝电、弃风问题严重，制约阿勒泰地区风电的大力开发利用。因此，针对阿勒泰电网新能源供给过剩、窝电、弃电问题，参考国内外研究现状和已有做法，从不同技术角度深入分析阿勒泰地区新能源消纳问题。

1 新疆新能源消纳研究现状

1.1 新疆新能源消纳面临的问题

目前，新疆电网新能源仍位于橙色警戒区域，弃电率居高不下，新能源发展主要面临两个问题：一是电网消纳能力不足。目前新疆各类电源装机总量约为全网最大负荷的3 倍，新能源消纳空间严重不足。除部分自备发电企业以新能源替代交易的方式参与新能源消纳外，其他自营电网基本未参与新能源消纳，新能源消纳范围有限。二是电网调峰困难新能源弃电严重。目前新疆供热机组占火电机组的95%，且新疆冬季供暖期长达6 个月。自备电厂参与电网调峰消纳的新能源份额较少、自营电网基本不参与调峰和消纳新能源，电网灵活调节电源不足。

1.2 新疆新能源消纳常用的策略

（1）挖掘内部新能源消纳潜力。一是建立合理的新能源调峰交易机制。通过设立电力交易中心与新能源企业签订协议开展调峰交易，扩大新能源企业参与调峰交易的范围，有效缓解了这些企业的弃风弃光现象。同时，随着“电力援疆+市场化”的不断推进，新疆电网不断扩大新能源发电外送范围、提升新能源组织和外送能力，并积极推动新能源发电场站和传统燃煤电厂进行替代交易，进一步有效降低了新能源的弃电率。二是实施新能源对传统能源的代替。“十三五”以来，新疆自治区通过“电气化新疆”政策，积极推进疆内部分城市和不同领域开展电能替代业务、建立电能替代示范工程，不断提高工业生产和居民生活中电能的使用率，也为就地消纳提供了实施可能和工作思路。三是激励绿色电力消费。目前新疆电网一方面采用“电采暖消纳新能源”以及“新能源电厂替代自备火电发电权交易”等相关措施，另一方面，对自备电厂进行严格规范的运行管理制度，完成火电机组的灵活性改造，最终使电网调峰能力得到加强，为新能源发展创造了更多消纳利用空间。此外，新疆还积极推动包括出租车、公交车和私家车在内的电动汽车普及及其充电桩/站建设，鼓励采用新能源进行照明和采暖，在实现电能消费的绿色化的同时，也促进了新能源的消纳。

（2）推进输电网架建设与电量外送。当前新疆弃风弃光较为严重，最主要的原因是每年包括新能源在内的各类电源的发电量远大于本地的用电量。将盈余电量进行外送，不仅会有效降低新能源弃电量，而且也能够有力推动新疆经济和社会发展。因此，组织疆内新能源通过特高压直流和超高压交流外送通道送出，是促进新疆新能源消纳的主要方式之一。

（3）实施新能源优化调度。目前新能源在规划和项目方面存在较大结构性矛盾，导致新能源并网装机较大时电网调峰出现较大困难，同时政府层面也缺乏类似补贴机制的相关激励政策，这使得传统火电企业在主动为新能源进行调峰时缺乏积极性。随着新能源装机规模越来越大，电网的调峰能力受限将更加严重。为了保证新能源调峰的灵活性和有效性，可以建立消纳新能源优先调度方案，完善调峰辅助服务机制。

2 阿勒泰地区新能源发展情况

2.1 阿勒泰地区新能源装机情况

截至2019年年底，阿勒泰电网风电装机141.41 万kW，占44.98%，加上少量光伏装机后，新能源装机几乎占据了阿勒泰地区各类电源装机总量的一半，由此带来的问题便是新能源消纳所面临的巨大压力。

2.2 阿勒泰地区新能源出力特性

由于风电占阿勒泰地区电源装机占比较大，考虑到风电的出力特性，所以当风电大发时，阿勒泰地区用电负荷仅通过风电就能够实现满足，当风电出力较小时，电网所需要的电力主要通过水电出力和从主网下网来满足。在这种情况下，阿勒泰地区的电源发电安排就需要考虑不同的电源出力场景。阿勒泰地区每年夏季为来水高峰期，约占全年来水总量的3/4，其他时间为枯水期，且所建设的水电站均为径流式，不具备可调节性。因此，受新能源和水电出力特性影响，阿勒泰地区电网运行调整难度较大。

2.3 阿勒泰地区新能源发展存在的问题

（1）新能源装机规模不断增大，而负荷增速缓慢，受风电出力特点影响，阿勒泰地区电力盈余具有间歇性和季节性，夏季电力盈余较大，塔额盆地区域无稳定电源装机，下网电量取决于新能源发电情况。

（2）阿勒泰电网处于新疆电网最北部，220kV 电网较薄弱，线路距离长，稳定极限低。阿勒泰750kV 输变电工程的建成后，阿勒泰电网外送通道输电能力虽有所提升，但受上一级断面稳定极限限制，阿勒泰地区大量盈余电力无法全部送向主网，制约了地区新能源电力的开发。

3 阿勒泰地区新能源消纳方式分析

通过上述对目前新能源消纳主要方式、影响因素和新疆新能源消纳常用措施的分析，根据阿勒泰地区新能源资源特性和电网结构特点，结合自治区和阿勒泰地区政府相关政策，未来阿勒泰地区新能源消纳可以采用以下几种方式。

3.1 多能互补方案

阿勒泰地区有着丰富的水利资源和风能、光伏资源，具备开发清洁能源的大力开发，同时具备开发一定火电装机，可参与全疆能源配置。清洁能源（水火风光多能互补）市场化消纳机制重点是构建电力中长期交易加适时开展现货交易模式试点，通过引进清洁能源友好型的可中断负荷，以其新增可中断用电负荷全电量中的80%以上部分通过中长期双边交易为主要消纳方式，剩余20%及以下电量部分用于参与日前现货交易初级阶段试点模式，用以消纳清洁能源弃电量，降低阿勒泰地区弃电规模，实现弃电量和弃电率的实质性降低。

3.2 清洁供暖方案

在电采暖同时蓄热方式下，阿勒泰市区2020年电采暖负荷将达到约184.8 兆瓦，清洁能源年替代电量2.33 亿千瓦时；在电采暖分三批蓄热方式下，阿勒泰市区2020年电采暖负荷达到61.6 兆瓦，清洁能源年替代电量2.33 亿千瓦时。进入“十四五”以后，随着阿勒泰市区电采暖负荷进一步增大，清洁能源年替代电量也将得到明显提升，其中新能源所占比重也将不断增大。

3.3 需求响应方案

对于需求响应参与新能源消纳来说，其核心是建立基于需求响应的新能源消纳经济调度模型。该经济调度模型在不同工况和场景下的运行，可以很好地应对新能源出力波动性和不确定性问题，满足系统调峰调频需求，有效缓解新能源弃电问题，同时，还可以提高新能源场站运行的经济性。

3.4 电力储能方案

通过充分利用新能源弃电，一方面，可以有效促进新能源电量的消纳，在一定程度上避免弃电的产生；另一方面，也能减少新能源接入主网后对电网的冲击影响。此外，在新能源场站附近建设储能电站，可以同时实现新能源场站和储能电站的良好运营和电网公司的优化调度，满足各方需求，最终达到一个多方共赢的结果，进一步促进阿勒泰新能源产业的发展。

3.5 电力外送方案

750kV 主网架延伸至阿勒泰地区后，该地区富裕电力通过750kV 线路送出，送电能力约为3000MW，较投运前220kW网架提升2200MW。但上一级塔城-五家渠断面受同杆问题影响，输电能力有限，成为阿勒泰地区新能源送出新的“卡脖子”问题。因此，后续仍需要考虑进一步补强北疆三地市送出断面。

4 结语

通过分析国内外新能源消纳途径以及新疆新能源消纳的制约因素和所采取的措施，结合阿勒泰地区能源结构、电源装机和网架现状，系统研究了阿勒泰地区新能源消纳可以实施的技术方案，给出了内部消纳潜力挖掘、电力外送和配置储能装置等几种新能源优化消纳的有效实施途径，为后续阿勒泰地区新能源电量消纳和产业发展提供了技术和决策参考。