基于新能源消纳的电网规划方法分析

柏舸

摘要：在世界范围内资源短缺形势影响下，可再生能源持续升温，电网规划面临严峻挑战，我国“十四五”发展战略指出，新的时期，将持续深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统，从电力需求、电网建设、电源发展等多方着手，加快产业布局，为实现碳达峰、碳中和贡献力量。但是，新能源开发建设规模的不断扩大，相应的建设增速与用电侧用电增量不匹配、新能源消纳市场不成熟、新能源出力受限的问题逐渐凸显，严重制约新型电力系统发展。文章对新能源消纳与电网规划关系进行阐述，深入分析新能源出力特征，并基于新能源消纳提出具体电网规划方法。

关键词：新能源;消纳;电网规划

现阶段，以新能源为主体的新型电力系统建设成为社会发展主要方向，但新能源具有的不确定性、随机性等特征也与传统电网规划存在差异，电力公司应当增加对新能源消纳的认知和重视，在电网规划中引入新能源消纳内容，由此构建新型、现代化电网规划，以满足社会日益增长的用电需求，以及智能电网实际建设和战略发展需求。

1 新能源消纳与电网规划

现阶段，我国越发重视大规模高质量发电，新能源作为新型发电主体也被纳入国家发展规划中，在这其中，无论是太阳能、风能还是潮汐能，无疑会对新时期电力产业产生翻天覆地的影响。为更好地实现“十四五”电力发展目标，电力公司在进行电网规划时，需要将新能源消纳作为电网规划主要目标，积极改进传统电网规划方法和模式，探索其与新能源消纳的协调发展和有效融合，充分发挥新能源具有的节能减排、提质增效优势，以实现低碳效益，提升电力公司经济效益。新能源消纳与电网规划结合的主要内涵为：对新能源剧烈出力波动有较高灵活性和较强包容性，能够实现新能源限电需求;在对新能源合理消纳时，不会提高运营投资成本，不会造成较大成本消耗[1]。

2 新能源出力特征分析

2.1 太阳能出力特征

太阳能发电主要为光伏发电和光热发电，光伏发电是利用光电伏特效应将光能转化为电能;光热发电是将太阳光辐射产生的热能转变为电能。其优势在于不受地域限制，短时间内就能获取高质量电能，且太阳能电力发电使用的主要材料为硅，稳定性高、储量丰富、设备保养简单，易于操作;其不足在于，能源分布密度低、年发电量低，受节气影响大，容易受天气及昼夜变化影响，难以实现精准连续发电。

2.2 风能出力特征

风能发电就有较大不确定性和随机性，区域、地理特征及季节不同，风力发电也存在差异，位于多风地区或出现季风性天气时，风电出力就较大，当天气状况不理想时，也有可能出现风电零出力的情况;风电出力存在波动性，据某风电基地测风数据显示，风速会在额定风速和接近零风速之间变化，且大多数时间，在这一区间不断变化[2]。

3 基于新能源消纳的电网规划方法分析

3.1 电网规划基本思路

基于新能源消纳的电网规划基本思路如下：（1）确保新能源消纳比例科学合理，建设以新能源为主体的电力系统需要消耗大量投资与运营成本，只有确保新能源在规定时间内达到预期发电量才能实现投入与产出的平衡，建立良好营收循环，获取较高经济效益。（2）做好新能源利用小时处理，重视电网布局的经济性和实用性，确保电力系统满足未来一定时间内新能源消纳需求，将新能源消纳引发的负载过高风险、机组出力不足、线路过载以及调节频率过高造成的运营成本增加等风险，加强系统安全界限控制，确保系统在新能源消纳过程中处于最佳运行状态[3]。（3）倘若上述条件无法满足，就需要重新分析和识别影响新能源消纳诸多因素，如某风力发电系统在进行消纳时，很大程度上会受到系统调峰约束，倘若输电线路建设与调峰电源建设和布局不协调，将难以有效摆脱调峰制约，无法实现风电的消纳。这三种电网规划基本思路均为电网规划集中思路的体现，电力公司应当充分考虑多方因素，确保电网规划和建设有序开展。

3.2 电网规划结构框架

电网规划具有复杂程度高、规模大等特点，仅仅依靠模型计算难以精准计算出具体消纳比例，必须结合实际建设情况合理优化规划方案，创建最优方案。一方面，基于新能源出力特征、送电容量和电网要求设计对应方案，并设计多个备选方案，对其进行全面比对分析，确定最大数值输电容量、消纳效果等，同时结合输电线路材料性能、整体建设资金等进行合理调整，最终筛选出兼具经济性、实用性的电网规划方案;另一方面，设计不同网架结构方案，随着新能源的开发创新，其实际应用领域不断扩大，电网规划也应进行适当调整，需要制定出与其相适应的固化方案和条例制度。值得注意的是，在电网规划过程中，要严格依据网架具体输电容量确定方案，要及时评估方案新能源消纳能力，确保电网满足实际运营需求。

3.3 电网消纳能力分析

电网消纳能力具体可从以下几点展开分析：（1）以月份为计量单位，搜集、整理和归纳相应数据，确定一年中每月电力系统具体时序处理能力，并进行明确标记，将其作为新能源消納能力判定基础条件;（2）在此基础上，相关人员需要模拟新能源出力曲线，确保同时处理新能源每天处理曲线和负荷量，构建新能源年度范围内能力集合判定，以此确定新能源消纳能力;（3）要重视不同类型新能源对应组合出力负荷能力的计算与分析，在电力传输制约下，计算和复核其实际消纳比例，计算出不同类型新能源消纳能力，并以此为基础制定针对性电网规划方案，促进新型电网规划与建设发展。

4 结束语

综上所述，根据“十四五”发展规划我们可知，新能源已经成为未来国家能源改革和社会发展的重要内容，也是未来社会发展主流趋势，尤其是电力行业，构建以新能源为主体的新型电力系统是各级政府主要任务，需要从新能源消纳问题出发，结合新能源出力特征，进行全面思考和规划，通过确立明确的电网规划基本思路和电网规划结构框架，科学分析电网消纳能力，进一步保障电网规划的科学性和合理性，充分展现新能源发展对社会的现实意义。

参考文献

[1]胡佳怡，李亦言，周云，等.考虑新能源出力特性的华东电网新能源消纳承载能力分析[J].水电能源科学，2018，36（11）：218-222.