协同新能源发展的电网规划关键技术探讨

发表时间:2020/5/9   来源:《城镇建设》2020年第3卷2月5期   作者:鲁伦、张鹏、夏鹏程
[导读] 随着全球能源形势的日趋紧张
         【摘要】随着全球能源形势的日趋紧张,近年来,我国在新型能源格局的建设上投入了大量的人力、物力和有力政策,深度践行了可持续发展战略方针。本文首先阐述新能源,接着对协同新能源发展的电网规划关键技术进行了介绍,希望可以切实改善我国的能源环境,优化能源格局。
         【关键词】协同新能源;发展;电网规划;关键技术

         新能源是能源紧缺的当下化解能源压力的关键技术之一,作为新兴的产业在社会发展、经济建设等方面发挥了极为重要的作用。利用和开发新能源也成为当下实现我国经济社会的可持续发展的方式之一,其意义十分深刻。在新能源持续快速发展的今天,电力企业为了更好地适应激励的市场变化,有必要加强电网的规划技术的研发,并不断适应新时代的人民对美好生活的必然要求。因此有必要全面分析和深入探讨新能源发展中的电网规划关键技术,实现不断优化升级电网规划关键技术,来不断促进电网事业的持续健康发展。

         1新能源概述

         1.1新能源的含义

         常规能源是指技术上已经成熟,并且已经得到推广的能源,如大中型水电、天然气、石油以及煤等都属于常规能源。新能源指的是除去常规能源之外的多种能源形式,又可以称为非常规能源,是当前正在积极研究、正在开发利用的仍处于推广状态的能源,例如核聚变能、生物质能、海洋能、风能、地热能以及太阳能等。

         1.2当前主要的新能源形式

         根据当前的技术发展水平,电力系统、电力规划中以太阳能发电与风电发电为主要发电形式。我国高度重视太阳能发电技术,不断加大对这种新能源的规划、研究与应用,由于相关政策的支持,2013年后我国的光伏发电呈现跨越式发展。就风力发电而言,世界各国都较为重视这一风能的重要利用形式。近年来我国的风电也呈现出迅速发展的趋势。对风力发电的技术以及形式的关注程度正在不断加大,一系列研究也随之展开,呈现出不断深化、提高的发展趋势。总的看来,各种新能源都具有广阔的发展空间与重要的应用价值,随着科学研究的不断加深,这些新能源在各个领域中都将发挥极高的应用价值。

         2新能源接入对电网的影响

         2.1对电网稳定性的影响

         如果地区电网足够强壮,则系统发生故障后,风电机组或光伏电站在故障清除后能够恢复机端电压并稳定运行,地区电网的暂态电压稳定性便能够得到保证;如果地区电网较弱,则风电机组或光伏电站在系统故障清除后,无法重新建立机端电压,风电机组运行超速失去稳定,就会引起地区电网暂态电压稳定性的破坏。

         2.2对电网潮流的影响

         光伏电站、风电等新能源,尤其是大容量的风电场接入电力系统后,风电场向系统发出有功功率,吸收无功功率,改变了传统的电源功率单向流动的特点,因此在电网规划中,有必要研究新能源电源接入电力系统后的潮流。

         2.3对电网调度的影响

         传统的发电计划基于电源的可靠性以及负荷的可预测性,以这两点为基础,发电计划的制定和实施有了可靠的保证。但是系统内含有风电场或光伏电站,其出力有极大的随机性,如果把风电场或光伏电站看作负的负荷,很难准确测定;如果把风电场或光伏电站看作电源,可靠性没有保证。一般而言,地区负荷特性往往与风电场风电功率特性相反,称之为风电的反调峰特性,导致大规模风电接入后往往会增加电网调度的难度,需要电网留有更多的备用电源和调峰容量,这将给电网带来附加的经济投入,增加电网运行的费用。



         3做好新能源协同发展的电网规划

         3.1建立能源互联网

         当前信息技术的不断发展,传统信息渠道与互联网理念的不断融合,为相关产业带来了新的挑战与发展机遇。能源互联网的主要特征是数据透明、供需分散、能量互补、设备智能以及系统扁平,通过加强对DG(分布式电源)的运行管理,特别是目前存在的光伏、风电等分布式电源,运用能源互联网,采用各种通信方式将DG纳入SCADA系统,有利于地区负荷的准确预测和负荷的平衡。

         3.2开展新能源并网的运行评估

         对于风力和光伏发电而言,具有较强的间歇性和随机性,在电网实际运行的过程中会产生安全稳定等问题,因此要积极开展新能源的电力系统仿真分析工作,借助成熟的软件模型,对新能源大规模接入后的电网运行状况予以模拟,评估过程中需要结合经济性、稳定性、安全性、可靠性以及合理性等予以综合考虑,寻找系统中需要改善的环节,保证电网安全稳定运行。建立新能源随机运行模拟模型、电力系统运行环节模拟模型以及传统机组运行方式的模型,以电网规划方案为依据,在确定的系统运行模式下开展全年运行模拟,对长期运行下的系统形态,采用概率化的评价方法,对规划决策的环保性、适应性、经济性以及安全可靠性予以评估,从而对电网规划方案的经济性与合理性予以评价。这一过程中遇到的关键问题包括最小化弃光、弃风的优化运行方法,常规能源与新能源的联合运行模拟,新能源发电系统的运行模拟建模以及机组检修过程中的数学建模等。

         3.3优化新能源接入的电网技术

         1)合理选择新能源电源的接入方式。分布式电源越接近系统末端,对节点电压抬升越大。如果选择单点接入,为了保证节点电压不越限运行,分布式电源并不适合安装在系统末端,并网点尽量靠近系统,尽量减小电气距离。如果分布式电源的物理位置只能在系统末端接入,可以选择多点接入的方式,这样可有效控制节点电压运行在正常水平。
         2)加装无功补偿装置。由于分布式电源单点并网,并网点电压的提升幅度最大,为了控制节点电压在正常范围内运行,优先选择在电源并网点安装合适容量的无功补偿装置,如电抗器等。当分布式电源多点并网时,为了保证无功补偿方案的经济性、合理性,应采用分布式电源接入的最佳无功优化方案,在系统多点配置无功补偿装置。
         3)在电网系统与含新能源并网较多的片区之间,采用双回线路,可防止单一线路出现故障时,因为片区出现孤岛供电,可能会对系统、维修人员等造成危害,而且负荷可能出现的供需不平衡,将严重损害电能质量,从而降低配电网的供电可靠性。当片区孤网运行的时候,可将调速系统的频率自动跟踪改为手动设置频率50Hz,以保证孤网片区频率的稳定,提高孤网运行的稳定性。

         3.4提高电网对新能源的消纳能力

         电网的网架结构不同,系统消纳新能源的能力也不同,网架结构的差异还会对不同种类的灵活电源的运行方式造成影响。这一环节面临的重要技术问题包括分析系统的备用水平、分析系统的调频能力、分析系统的调峰能力、分析新能源的消纳能力、分析电网的传输能力以及规划好具有较强消纳能力的网架。

         结语

         在电网规划工作水平的不断提高的今天,电力相关企事业单位、高校科研院所也在积极探索新能源在电网中的应用。新能源是化解能源压力的关键,作为新兴的产业极大地促进了社会的发展,并在其方面发挥了重要的作用。为有效应协调新能源与电网之间关系,全面分析电网规划关键技术,不断提高电网规划关键技术的合理性,不断适应时代的发展变化,为了更好地适应激烈的市场竞争,实现不断优化升级电网规划关键技术,不断促进电网事业的持续健康发展。

         参考文献

         [1]彭波,陈旭,董晓明.协同新能源发展的电网规划关技术研究[J].南方电网技术,2016,(37):1-7.
         [2]任东明.试析新能源产业的发展和制度创新[J].中外能源,2015,01(21):31-36.
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