适应分布式新能源发电系统负荷调峰策略研究

文_陈浩龙

甘肃工业职业技术学院

在节能环保的理念下，新能源获得了快速发展，有效缓解了电力地区分布不平衡的现状。在诸多新能源发电方式中，分布式光伏系统备受家庭用户的喜欢，在许多地区得到了应用，如沧州光伏农业温室、桂林洋农业公园、大连国际会议中心等。分布式新能源发电系统的优势较为凸显，为用户用电带来新的选择，且推动了清洁能源的普及，改善了我国的大气环境。在分布式光伏系统的实际应用中，为实现经济、电力的最大效益，需要对分布式新能源发电系统进行负荷调峰方面的研究，掌握分布式新能源发电系统的发电特点，并采取相对应的负荷调峰策略，降低电力企业分分布式新能源发电系统的负荷调峰压力，推动分布式新能源发电系统的新发展。

1 分布式新能源发电系统对电网负荷调峰的影响分析

越来越多的分布式新能源发电系统接入到电网之中，且分布式新能源发电系统的比重在不断上升，对电网的负荷调峰影响越来越大。分布式新能源发电系统不同于水电、火电，分布式新能源发电系统本着自发自用、就近消纳的原则，一般不会进行大规模的储能，而是就地消化，因电网中存在着分布式新能源发电系统与火电、水电，导致电网在调度电力时，存在着较大的压力，若不能及时消化掉分布式新能源发电系统所产生的多余电力，势必会影响到火电、水电在电网中的运行，给电网的负荷调峰工作造成极大的困扰。故使新能源发电在发电过程中呈现出明显的时间曲线，且该曲线随着光照的强度变化而变化，电网中的净负荷曲线和负荷曲线之间的差异越来越大，两者之间形成鲜明的对比。以某地区的分布式新能源发电系统为例，该地区地处我国中南部地区，全年光照时间在200 天以上，其在光照条件较好的时候，CP 值可达1700MW，净负荷值可达0.6 ～0.8，负荷值降低到0.2 ～0.4。而当光照强度较差时，则净负荷值与负荷值之间出现反转。从每日的光照强度对CP 值的影响来看，在每天的早上和晚上，其CP 值较低，中午光照情况较好时，CP 值较高。因此对并入电网的分布式新能源发电系统，其CP 值的变化，呈现出净负荷曲线和负荷曲线的直接影响，随着光照强度的变化而变化，影响着电网在负荷调峰方面的工作，若负荷调峰工作应对不力，将会导致分布式新能源发电系统负荷调峰工作的失败，不利于分布式新能源发电系统并入电网。

2 推动分布式新能源发电系统的负荷调峰能力提高的策略

2.1 构建长时间尺度负荷调峰模式

在分布式新能源发电系统的负荷调峰工作方面，为有效提升负荷调峰工作能力，协调并入电网的分布式新能源发电系统与火电、水电的关系，推动分布式新能源发电系统的深入发展，在负荷调峰工作方面应用长时间尺度负荷调峰模式，发挥长尺度负荷调峰模式的积极作用。长尺度负荷调峰工作的优势在于对高载能负荷的调控，当电网中的高载能负荷较大时，可通过对进入电网的分布式新能源电力进行调整、中断、转移等方式，快速降低电网中的分布式新能源电力，降低分布式新能源所发电力的载能，将其下降到合理范围之内，防止高载能下对电网、电力线路的损耗与破坏。长时间尺度负荷调峰模式还能用于调节低载能现象，当电网中电力的载能较低时，会导致电力输送不足，出现电压不稳定现象。因此当电力低载能现象出现时，往往与分布式新能源发电系统不足有关，此时为防止低载能对分布式新能源发电系统所带来的破坏，应通过长时间尺度负荷调峰模式，对分布式新能源发电系统进行调峰处理，逐渐提高分布式新能源发电系统的载能，让其上升到合理范围之内。通常而言，无论是降低高载能，还是提高低载能，分布式新能源发电系统在长时间尺度负荷调峰模式下，都需要花费较长的时间，一般在6 ～8h，方能达到分布式新能源电力负荷的正常值。通过长时间尺度负荷调峰达到合理安排分布式新能源发电系统的目标，为分布式新能源发电系统并入电网以后，尤其是大规模电网，能够配合电网的负荷调峰工作，降低电网之中的高载能和低载能，确保电网的稳定运行，保证用电设备的安全。

2.2 短时间负荷调峰模式的应用

相比较长时间负荷调峰，短时间负荷调峰具有响应时间段，实现负荷调峰目标速度快的特点，在分布式新能源发电系统中的应用，能够将突发的电压异常、电流过大等问题解决，保障分布式新能源发电系统的稳定运行。不同于长时间尺度负荷调峰对高载能和低载能的调整、转移，短时间负荷调峰主要是通过调整分布式新能源发电系统的爬坡率和容量，以在短时间内快速降低分布式新能源发电系统的电压、电流、载荷等，实现分布式新能源发电系统的稳定运行。如在分布式新能源发电系统处于高负荷场景时，可通过快速调整分布式新能源发电系统的爬坡率和最大调节容量，计算出二者之间的差异，从而判定分布式新能源发电系统的最大爬坡调峰能力，然后依据所计算的最大爬坡调峰能力，对爬坡率和调节容量进行调节，在达到最大爬坡调峰能力以后，即终止调节，达到降低分布式新能源发电系统中负荷过高的现象。

2.3 应用ECP调度方法

ECP 调度方法是一种应用于大规模分布式新能源发电系统的负荷调峰方法，在将ECP 调度方法应用到分布式新能源发电系统之中后，能够对分布式新能源发电系统的负荷进行有效的调峰处理，达到移峰填谷的效果。ECP 调度方法首先对分布式新能源发电系统的负荷进行公式计算，计算出分布式新能源发电系统的净负荷方差，其公式如下：

在该公式中，T为调度总周期数； 是分布式新能源发电系统系统的负荷值， 是此时分布式新能源发电系统的放电功率。通过对该公式的计算，可以得出分布式新能源发电系统的净负荷方差，然后根据所计算出的分布式新能源发电系统净负荷方差值，对分布式新能源发电系统中的净负荷进行调整，所采用的方式有功率平衡约束、分布式新能源发电系统电力约束、控制分布式新能源发电量、调整分布式新能源发电系统的爬坡率等。经过上述方式，使分布式新能源发电系统中的净负荷值缩小，保持在合理范围之内。以某分布式新能源发电系统为例，在应用了ECP 调度方法以后，通过控制分布式新能源发电系统的发电量，达到了控制分布式新能源发电系统中净负荷值的目的，相比较常规调度方法，ECP 调度方法能够使分布式新能源发电系统的切换充放电状态次数下降60%，提高了分布式新能源发电系统中电池的寿命与使用效率，分布式新能源发电系统的电能损耗下降35%，保障了分布式新能源发电系统的电力供应。

2.4 消纳能源新增量

分布式新能源发电系统出现差异较大的净负荷值时，为应用负荷调峰方法降低分布式新能源发电系统的净负荷值，调节负荷值到合理空间之内，可采用消纳能源新增量的方法，其方法如下：

①应用高载能负荷连续调节，如上所属的调节分布式新能源发电系统中高载能的方法，可对分布式新能源发电系统中的高载能进行调节，不同的是不采用长时间或短时间尺度的负荷调峰，而是将分布式新能源发电系统所新增的电量，通过转移到方式，转入到电网蓄电池、用电量较大的电力线路之中，将新增的电量快速消耗掉，减少弃风、弃光现象的发生。

②运用分布式新能源发电系统的自备发电机进行调整，将分布式新能源发电系统中的高载能降低下来，以进行阶跃变化。所用的方法是通过分布式新能源发电系统的自备发电机，将新增量通过阶跃变化，转入到不同的电力线路之中，尤其是那些净负荷值较大的电力线路，实现电力线路的平衡。通过对分布式新能源发电系统新增量的消纳，实现分布式新能源发电系统净负荷值的稳定。

3 结语

随着新能源的快速发展，新能源所应用的范围日益广泛，分布式新能源发电由于安装方便、灵活，在建筑、家庭中得到广泛应用。随着分布式新能源发电并入电网，尤其是大规模并入电网，对新能源发电提出更高的要求，需要采取负荷调峰策略，才能够保证并入电网的分布式新能源发电的稳定运行，解决存在的电流过大、电压不稳、净负差值过大等问题，为新能源的广泛应用奠定良好基础，保证分布式新能源发电电路安全。