樂姝

摘要：從電力系統(tǒng)發(fā)展看，隨著新能源發(fā)電技術(shù)（本文新能源指以風電、太陽能發(fā)電為代表的新興可再生能源發(fā)電技術(shù)，以下簡稱新能源）的快速進步，間歇式新能源發(fā)電比重將進一步提高，這給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來一系列挑戰(zhàn)。核電出力穩(wěn)定、轉(zhuǎn)動慣量大，適合承擔電力基荷，同時為系統(tǒng)提供必要的轉(zhuǎn)動慣量，發(fā)揮受端電網(wǎng)的電源支撐作用，從而也更加有利于風電、太陽能發(fā)電等間歇性電源的消納。因此，亟需深入研究核電與新能源及其他各類電源的協(xié)調(diào)發(fā)展策略。

關(guān)鍵詞：新能源;電力系統(tǒng);優(yōu)化控制方法;關(guān)鍵技術(shù);探究

引言

資源枯竭、環(huán)境污染以及全球氣候變化等所帶來的現(xiàn)實環(huán)境難題促使建立在化石能源基礎(chǔ)上的能源發(fā)展管理方式正亟待轉(zhuǎn)型和調(diào)整?？稍偕鍧嵞茉慈绾斡行У亻_發(fā)利用已成為當今的研究重點，然而伴隨風力發(fā)電和光伏發(fā)電等可再生清潔能源的開發(fā)量和并網(wǎng)利用規(guī)模的增長，其并網(wǎng)后更容易產(chǎn)生大范圍的波動性，也會進一步增大全網(wǎng)負荷的峰谷差，以此引發(fā)電力調(diào)峰需求急劇增加。如何實現(xiàn)風電、光伏和水電等可再生能源發(fā)電與火電相結(jié)合，以期實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化的同時兼顧環(huán)保效益是目前亟需研究的問題。

1新能源電力系統(tǒng)的特點

新能源電力系統(tǒng)的中心意義就是實現(xiàn)真正的“縱向垂直互補，垂直網(wǎng)絡(luò)負載能源存儲協(xié)調(diào)”的幫助下相關(guān)的技術(shù)手段，減少一次性能源的使用，增加新能源在電力系統(tǒng)的比重，最后逐步使可再生能源占據(jù)電力資源結(jié)構(gòu)的主要位置。新能源發(fā)電系統(tǒng)具有隨機性和波動性、受溫度的影響較大的特點，新能源集成產(chǎn)生的振蕩對電力系統(tǒng)的安全運行有著重要的影響。因此，新能源比例越高，振蕩問題就越嚴重，新能源的普及不僅會影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，而且會對新能源電力系統(tǒng)的運行率產(chǎn)生重大影響。選擇將傳統(tǒng)煤燃發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成新能源電力系統(tǒng)最主要的原因就是，新能源系統(tǒng)本身所具有的可再生性、可重復性及可利用性。風能、核能、太陽能和水能等新能源的開發(fā)利用是現(xiàn)階段新能源發(fā)展的重要組成部分。

2新能源技術(shù)的發(fā)展

新能源的發(fā)展根據(jù)技術(shù)的成熟度和技術(shù)改造的程度可分為四個階段：研發(fā)、示范、推廣和產(chǎn)業(yè)化。核電、太陽能熱發(fā)電、沼氣等技術(shù)已進入產(chǎn)業(yè)化成熟階段，而太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、地熱發(fā)電和生物燃料等技術(shù)大多成熟，處于產(chǎn)業(yè)化初期或中期。地熱泵和大中型沼氣爐正處于融資階段，因為需要規(guī)模經(jīng)濟來降低成本。乙醇纖維素、天然氣水合物的勘探和生產(chǎn)、可控核聚變等仍處于研發(fā)階段，但還需進一步完善。新能源技術(shù)的發(fā)展，為人們的生活帶來了諸多的便利，它不僅僅是一種技術(shù)型的改革，同時也與人們?nèi)粘５囊率匙⌒杏忻芮械年P(guān)系，新能源的革命也會成為人們生活方式的一場革命。對于新能源發(fā)電技術(shù)的研發(fā)與升級，注重新能源生產(chǎn)銷售過程中的問題進行深入的研究與思考，才是優(yōu)化電力系統(tǒng)，為人們生活謀福利的正確選擇。

3新能源電力系統(tǒng)優(yōu)化控制方法

3.1 加強數(shù)字化技術(shù)

從生產(chǎn)發(fā)電來看，要實現(xiàn)間接性和波動性明顯的風力發(fā)電、光伏消納，電力系統(tǒng)必須增加一些可以靈活迅速調(diào)節(jié)的電源作為支撐點。然而，我國低碳化的靈活電源，如正電、抽水蓄能裝機占比過高，因而在這方面需要進一步挖掘潛力，加速靈活電源建設(shè)和改建，以搭配新能源的發(fā)展。并且電力系統(tǒng)的負荷已不同于傳統(tǒng)化相對穩(wěn)定性的負荷。伴隨空調(diào)等大量波動性負荷的發(fā)展，必須加強數(shù)字化技術(shù)和電力網(wǎng)技術(shù)的深層融合。

3.2高比例新能源電力系統(tǒng)平衡特征和方式顯著

改變，其發(fā)電功率波動的強時空差異性使得電力系統(tǒng)維持時空平衡的難度不斷加大。這使我國靈活性調(diào)節(jié)資源缺乏的問題日益凸顯，同樣也對傳統(tǒng)只帶基荷運行的核電提出更高要求。針對核電與新能源及各類靈活性調(diào)節(jié)資源的協(xié)調(diào)運行問題，本文考慮高比例新能源并網(wǎng)帶來的隨機性和不確定性，以及機組的隨機故障及電力負荷的隨機性，采用ABB公司研發(fā)的電力系統(tǒng)隨機生產(chǎn)模擬軟件Grid View，對2035年我國某大區(qū)電網(wǎng)進行了模擬分析。未來高比例新能源電力系統(tǒng)中，并非需要核電頻繁參與電網(wǎng)調(diào)峰，而是以推進火電靈活性改造、加強儲能等技術(shù)應(yīng)用提高系統(tǒng)靈活性，核電僅在調(diào)峰資源嚴重不足時作為補充手段。當然，核電出于安全性及經(jīng)濟性的考量不頻繁參與電網(wǎng)調(diào)峰，并不意味著其可以不承擔調(diào)峰義務(wù)。這就需要充分發(fā)揮市場的資源優(yōu)化配置作用，并以市場化方式發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)峰價值并在不同電源間進行成本分攤。

3.3電力系統(tǒng)以及電瓶車的相融

將新能源電力系統(tǒng)與電瓶車相融合，運用更多的清潔能源，隨著電瓶車的普及，越來越多的電瓶車開上街道，那么，作為必要的基礎(chǔ)設(shè)施，發(fā)展也必須得跟上。另外，如何高效化地把它們相融到電力系統(tǒng)中，也是一個探索。各個國家的合作能幫助我們在這方面完成“1+1=2”的功效。同時，讓我們也要在各個行業(yè)，在有利益相關(guān)的方面，包括交通領(lǐng)域、電能領(lǐng)域密切合作。讓我們相信新能源汽車以及電力系統(tǒng)，不論是在電力網(wǎng)方面還是在地方，通過一系列的技術(shù)性解決方案能緊密融合。再者，在市場監(jiān)管這方面政策的適應(yīng)，或者說是調(diào)節(jié)，也將能使這樣的融合迅速發(fā)生。

3.4并網(wǎng)安全穩(wěn)定性策略

建立新能源發(fā)電單元仿真模型、場站詳細仿真模型及參數(shù)庫，系統(tǒng)仿真還原大規(guī)模風電脫網(wǎng)事故，模擬風電并網(wǎng)對電能質(zhì)量的波及關(guān)系，明確新能源發(fā)電并網(wǎng)穩(wěn)定邊界條件和技術(shù)要求以及高/低壓穿越、電網(wǎng)適應(yīng)性等并網(wǎng)試驗，并網(wǎng)性大幅度提高。另外，加強新能源場站主動支撐控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)場站對系統(tǒng)電壓、頻率的快速響應(yīng)，新能源場站對系統(tǒng)頻率、電壓的支撐能力顯著增強。此外還要對保護裝置進行各種優(yōu)化，根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、風電場的容量及SVC調(diào)節(jié)的特點設(shè)計無功補償裝置，進行動態(tài)無功補償，對于低電壓或高電壓應(yīng)具備快速的穿越或切除能力，保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

3.5多能源電力系統(tǒng)互補短期優(yōu)化調(diào)度

將風電、光伏、水電和火電組成互補系統(tǒng)，用水電這種靈活或調(diào)度電源來平抑風電和光伏出力的波動，解決了夜晚無光伏出力導致風電反調(diào)峰特性強的問題，減少棄風和棄光的可能性，平滑風光一體出力，實現(xiàn)削峰填谷。由于火電承擔主要基荷，將風光水電與火電結(jié)合進行聯(lián)合調(diào)度，能夠在有效保障大規(guī)模電力有序運行和供應(yīng)的同時能最大化消納網(wǎng)內(nèi)的清潔能源。以西南地區(qū)某市含風光水火的多能源為研究對象，提出了基于互補系統(tǒng)波動性最小的火電日前調(diào)度和基于互補系統(tǒng)跟蹤負荷曲線最優(yōu)的火電日前調(diào)度兩種運行策略。

結(jié)束語

新能源高比例發(fā)展對電力系統(tǒng)的電壓、電網(wǎng)振蕩等造成了影響，給電力系統(tǒng)的可靠供電、高效消納、安全運行帶來了挑戰(zhàn)?；趯π履茉促Y源和設(shè)備特性的認知，通過數(shù)值模擬與功率預測、并網(wǎng)安全穩(wěn)定性策略、智能優(yōu)化調(diào)度等，基本實現(xiàn)了新能源的可預測、可控制與可調(diào)度。

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