消纳大规模新能源电力的措施

消纳大规模新能源电力的措施

朱卫卫代涛涛黄培龙

朱卫卫代涛涛黄培龙

国网新疆电力有限公司新疆乌鲁木齐843000

摘要：当前全世界共同面临着化石能源枯竭、环境污染、气候变化等问题我国，面临着到2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降65%的目标带来的压力，因此国内外环境都促使我国需要大规模开发利用新能源，以减少对化石能源的依赖，降低环境污染，应对气候变化。风力发电和光伏发电技术相对比较成熟，近年来在我国得到快速发展，中国风电累计并网容量在不断的增长。所以本文主要分析新能源大规模并网下消纳的关键影响因素以及新能源发电技术，进而提出以下内容。

关键词：消纳；大规模；新能源；电力；分析

引言：目前我国发电方式正在发生巨大变化，传统发电方式所占比例正在逐步减少，而新能源电力已经成为我国电力的主要组成部分。虽然新能源电力具备可再生、环保等一系列优点，但是在并网过程中因其受环境因素影响较大，不能像传统发电方式那般稳定，而随着其所占比例的加大，新能源电力消纳成为了供电系统的难题。所以要加强制定消纳大规模新能源电力措施。

1.新能源大规模并网下消纳的关键影响因素

正常情况下，电力系统中的发、输、配、用电都具有同时性，新能源消纳的潜力则需要多种因素共同作用下才可以被完成，而可影响到新能源消纳的关键则是电源调节能力、电网联通规模、负荷规模及响应能力四种主要因素。通常情况下，调节常规电源出力跟踪负荷变化可以有效的保证电力系统的平衡效果，当电力系统中出现高比例的新能源时，其常规电源就要随着负荷的变化对新能源的波动保持平衡的状态，因此，电源的调节能力对新能源的消纳有着很大程度的影响。由于用电规模也开始增大，进一步为新能源的消纳提供了很多的空间。想要发挥出新能源消纳的技术潜力是需要政策以及有关政府机构的全力配合与指引。例如，国内现有的一种纯凝式火电技术，其拥有的最小技术出力可低至机组总容量的40%。然而，如没有市场经济的带动下，电厂将不会主动使用此种调节方式。现今，我国已有一部分区域在实行电力辅助服务市场的方法，通过政府机制的引导使用某种形式促进电厂实行主动调节，在促进新能源消纳方面起到良好的带动作用。

1.1电源

通常情况下，在电源侧为了提高电源的调节能力，都会提供很多调峰容量来配合新能源的消纳。可以在新能源装机规模大的地区建设抽水蓄能电厂，就目前新疆地区而言，规划建设的天池抽水蓄能电厂，投运后可提供近百万的调峰容量。同时促进自备电厂电能替代调峰等手段，从而对电源的调节能力进行有效的提升。

1.2电网

在电网侧，则可以通过对电网覆盖范围的不断扩大，从而有效的促进新能源消纳的范围。一般来说，电网的主要作用就是为了实现电力资源的优化配置，它是使电力资源优化的重要物质因素，其覆盖率在一定程度上影响着新能源的发展规模。同时，还可以通过对系统资源的灵活调动，满足大规模并网下的可持续新能源的消纳，加快跨区输电通道的建设，从而有效提高电网的通讯能力。另外，还可以通过对联络线传输功率的不断调整，将超出消纳范围的新能源利用区域间的互济传输到临近范围，以保证新能源大规模并网下消纳的安全性与可靠性。

1.3负荷

在负荷侧，想要扩大新能源的消纳空间，就要实行需求侧响应和电能替代。通过对需方响应潜力的探索挖掘，从而增加消纳的实时空间。同时，根据负荷侧的灵活性相对增强或是减弱，指引负荷随着太阳能等新能源发电的出力调整，从而对少数弃电率进行处理。另外，对消纳市场的有效开展，也会在一定程度上促进新能源的消纳。

1.4政策与市场机制

在政策和市场机制方面，想要保证新能源大规模并网下的消纳，就要对电源、电网、负荷三方面要素进行有效利用并在新能源的范围内进行市场机制的优化配置，同时，建立完整的调峰辅助服务补偿机制以保证电厂发电系统的正常通用，在输电的部分也要对新能源不同区域内消纳进行优化，对于用电的部分也要通过有效的方法进行负荷、电供热方面的发展，设计出可靠安全的电价机制，并引导用户积极参与需求侧响应，从而有效减小负荷峰谷差。除此之外，还有部分地区当地消纳不足，新能源外送面临着“价格陷阱”的问题。据了解，因为电力供大于求的矛盾成为买方市场，市场化交易后，导致新能源企业电价普遍低于原上网电价，新能源建设成本、环保等投入越来越大，新能源企业在供大于求市场中的竞争优势越来越小，新能源行业的可持续发展面临挑战。

2.新能源发电技术分析

2.1含新能源电力的发电系统调峰难度大

新能源发电与气候条件密切相关，具有波动性、随机性、反调峰性等特点，导致新能源并网时增加了系统的调峰要求。与此同时，受目前技术水平的限制，新能源发电预测误差较大，从而影响新能源日前预测出力精确度，进一步增加对系统备用容量、调峰能力的要求。

2.2国外风光发电预测系统

功率预测在丹麦、德国、美国等新能源发达国家有广泛的应用，并且是新能源调度的重要支持系统。以风电预测为例，丹麦早在上世纪90年代便开发出一套风功率预测系统，历经Prediktor、WPPT等多代预测系统的发展，使得当前最新的预测系统Zephry被丹麦大多数系统运营商使用。德国使用自己开发的WPMS系统预测风电出力，预测精度较高，其8小时预测均方根误差最低可达7%，使得电网调度部门可制定相对准确的日前调度计划，2014年德国全年弃风量仅1%。西班牙的Casandra短期预测系统在2002–2003年测试期间的预测均方根误差均小于10%；法国的AWPPS系统日前24小时预测均方根误差为8%-10%。此外，还有一些比较成熟的产品如美国的eWind系统、英国的GHForecaster系统等均是可媲美AWPPS系统的预测系统。风电功率预测方法主要分为数据统计法和物理模型法以及两者的结合。数据统计法是指根据风电场的历史测量数据采用统计学习方法预测风电场的功率输出；物理模型法是指建立风电场所在区域的气象模型，根据大气当前的实际情况，预测未来大气的变化，从而根据预测的气象数据和风机输出功率与风速等物理量间的数学模型求得风机的预测输出功率；结合数据统计法和物理模型法是指以历史数据和物理模型输出数据为基础建立机器学习模型对风速进行预测。

总结：随着我国新能源事业不断快速发展，新能源在电力系统中的比重越来越大，由于新能源发电与传统发电迥异，导致大规模新能源并网问题越来越突出，新能源电力消纳成为阻碍新能源发展的瓶颈，本文分别从改造与规划电源、提高新能源发电的预测系统精度、拓展电网外送通道，增强跨区域调度能力，完善电力市场等角度，探讨提高我国新能源消纳水平的措施，充分吸收国外的成功经验，结合我国具体实际情况，制定相应策略，保证新能源发电的持续健康发展。

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