大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)條件下提高電力系統(tǒng)調(diào)峰能力的研究

于濱碩 田耕博

摘 要：我國(guó)風(fēng)電技術(shù)的快速發(fā)展，帶動(dòng)了風(fēng)電并網(wǎng)容量的增加，而這一增加使得更多的風(fēng)電在用電的低谷時(shí)期，由于系統(tǒng)的調(diào)峰能力不足而受到限制的問(wèn)題。因此，逐漸提升電網(wǎng)的調(diào)峰能力一方面，能夠提升電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電水平的接納程度，另一方面，大大降低了由于風(fēng)電出現(xiàn)的各種電能浪費(fèi)的問(wèn)題。這一舉措具有加強(qiáng)的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益。本文將對(duì)大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)條件下不斷提升電力系統(tǒng)調(diào)峰能力的狀況進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：大規(guī)模；風(fēng)電并網(wǎng)；電力系統(tǒng)；調(diào)峰能力。

一、概述

隨著全球資源使用的不斷枯竭，為了確保能源供應(yīng)的安全性，為了保證優(yōu)美環(huán)境，世界上一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家、發(fā)展中國(guó)家早在上世紀(jì)的70年代就開(kāi)始逐漸使用風(fēng)能帶來(lái)的巨大資源和能量，同時(shí)對(duì)風(fēng)能的巨大潛力進(jìn)行了積極地開(kāi)發(fā)與充分利用。發(fā)展到上世紀(jì)90年代，作為一種現(xiàn)代風(fēng)能最主要的利用形式——風(fēng)力發(fā)電，在全球得到了迅速發(fā)展，目前，全球的風(fēng)電裝機(jī)容量每年的平均增長(zhǎng)率在30%以上。就全球的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)較為成熟的產(chǎn)業(yè)。我國(guó)的風(fēng)能資源比較豐富，相關(guān)的研究資料和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前已經(jīng)探明的、明確的我國(guó)陸域中離地10米的風(fēng)能資源的總儲(chǔ)量在43.5億千瓦，而能夠通過(guò)技術(shù)的開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的電能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于3億千瓦。

在我國(guó)，這種風(fēng)電技術(shù)是由地理位置、區(qū)域特征等來(lái)決定的，因此主要集中在我國(guó)的東北北部、西北、華北北部、沿海等地區(qū)。與我國(guó)一直以來(lái)興建和發(fā)展的水電站不同，風(fēng)電場(chǎng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)能的存儲(chǔ)，風(fēng)電場(chǎng)的輸出還會(huì)受到自然風(fēng)的影響而發(fā)生變化，也無(wú)法向傳統(tǒng)的電源應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)功率的調(diào)整，因此，風(fēng)能發(fā)電具有較強(qiáng)的不可控性，再加之自然風(fēng)的波動(dòng)性、隨機(jī)性、間歇性、季節(jié)性等特殊性質(zhì)，使得風(fēng)電并網(wǎng)是出現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)峰能力的變化。

二、大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)條件下提升電力系統(tǒng)調(diào)峰能力的有效策略研究

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展增加了對(duì)用電的需求，風(fēng)能發(fā)電的迅速發(fā)展使我國(guó)的電能每年都在以?xún)杀兜乃俣仍鲩L(zhǎng)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、對(duì)電能的需求，在我國(guó)規(guī)劃與建設(shè)的千萬(wàn)千瓦這種高級(jí)別的風(fēng)電基地每年還在以一定的比例遞增。但是，風(fēng)電并不像水電那樣，風(fēng)能發(fā)電的過(guò)程中存在著很多的風(fēng)險(xiǎn)，而這些風(fēng)險(xiǎn)是隨機(jī)的、不斷波動(dòng)的，有的甚至還是不可控的，因此，專(zhuān)業(yè)人士認(rèn)為風(fēng)電是：只能夠提供點(diǎn)亮，但是并不能提供容量?？梢?jiàn)，在對(duì)風(fēng)電進(jìn)行調(diào)度運(yùn)行過(guò)程中，必須將風(fēng)電作為一種負(fù)的負(fù)荷進(jìn)行處理。

另外，風(fēng)電還具有較強(qiáng)的反調(diào)峰特征，這就最終引發(fā)風(fēng)電在并網(wǎng)后，會(huì)對(duì)其他的電力機(jī)組所能夠承擔(dān)的峰谷差不斷加大。因此，不斷加速發(fā)展的風(fēng)電會(huì)不斷增加電力系統(tǒng)的調(diào)峰壓力。特別是在一些用電高峰地區(qū)，當(dāng)出現(xiàn)調(diào)峰困難時(shí)引發(fā)風(fēng)電受阻的問(wèn)題。

如何才能夠順利解決、有效提升電力系統(tǒng)的調(diào)峰能力？如何加強(qiáng)電能的安全使用？這已經(jīng)成為電力企業(yè)必須要正視的研究熱點(diǎn)問(wèn)題和難點(diǎn)問(wèn)題。

（一）火電能夠提供深度調(diào)峰與啟停調(diào)峰服務(wù)

這就要求必須盡快將已經(jīng)超額的風(fēng)電消納。而消納風(fēng)電最主要的方式就是通過(guò)兩種方式進(jìn)行，即：深度調(diào)峰、啟停調(diào)峰。這樣做的主要目的就是為風(fēng)險(xiǎn)騰出更大的接納空間，以此來(lái)達(dá)到消納風(fēng)電的目的。這也就需要我們通過(guò)某種機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電、火電之間利益關(guān)系的調(diào)整，從而有效激勵(lì)火電機(jī)組為調(diào)峰提供自愿地、積極地、主動(dòng)地服務(wù)。而這種機(jī)制是需要通過(guò)風(fēng)火電捆綁調(diào)峰和搭建調(diào)峰市場(chǎng)交易平臺(tái)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（二）進(jìn)行有效地風(fēng)電存儲(chǔ)

顯然，如果風(fēng)電的存儲(chǔ)成本比購(gòu)買(mǎi)調(diào)峰服務(wù)的成本要低很多的時(shí)候，如果風(fēng)電存儲(chǔ)的成本比電力集團(tuán)的統(tǒng)一火電發(fā)電機(jī)組的調(diào)峰成本低很多的實(shí)收，這時(shí)候我們就可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)在電力系統(tǒng)網(wǎng)沒(méi)有收購(gòu)空間的時(shí)段中，統(tǒng)一將風(fēng)電進(jìn)行存儲(chǔ)，而在當(dāng)電網(wǎng)具備一定的收購(gòu)空間的時(shí)候再把已經(jīng)存儲(chǔ)的電力釋放出去，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)電力企業(yè)自身利潤(rùn)的最大化發(fā)展目標(biāo)。在這種方式下，很多因素都會(huì)對(duì)自我存儲(chǔ)和消納的效果產(chǎn)生影響，如：存儲(chǔ)設(shè)備的成本、容量的配置、運(yùn)行的策略等。但是目前我國(guó)現(xiàn)有的消納模式還未實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行自行消納激勵(lì)機(jī)制，在這方面的研究還很少。

（三）通過(guò)聯(lián)絡(luò)線實(shí)現(xiàn)調(diào)峰

從理論上看，當(dāng)沒(méi)有調(diào)峰資源的時(shí)候，風(fēng)電場(chǎng)可以充分利用外來(lái)的調(diào)峰資源來(lái)實(shí)現(xiàn)超額風(fēng)電的自行消納。例如：可以向所屬同一集團(tuán)的火電機(jī)組為本單位的電力系統(tǒng)提供調(diào)峰服務(wù)，或者也可以通過(guò)調(diào)峰市場(chǎng)的方式向其他電網(wǎng)的火電機(jī)組購(gòu)買(mǎi)，來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)峰的效果。這樣的處理方式已經(jīng)在一定程度上是風(fēng)電的消納范圍得到擴(kuò)大，不同的電力企業(yè)之間在電源結(jié)構(gòu)、符合波動(dòng)、風(fēng)電的處理波動(dòng)等方面實(shí)現(xiàn)了互補(bǔ)，全面提升了全網(wǎng)風(fēng)電的接納水平。

但是，就目前我國(guó)的調(diào)度模式倆看，仍采取的使以省作為實(shí)體的，而跨省的大規(guī)模消納風(fēng)電的探索與發(fā)展還是一種全新的道路、方式、方法，還需要繼續(xù)探索。另外，實(shí)現(xiàn)對(duì)跨省大規(guī)模消納風(fēng)電的計(jì)算、考核、調(diào)整等的構(gòu)建，鼓勵(lì)電力企業(yè)在本區(qū)域內(nèi)能夠積極主動(dòng)地實(shí)現(xiàn)調(diào)峰服務(wù)，最大限度地實(shí)現(xiàn)風(fēng)電的消納還需要研究。

（四）上網(wǎng)電價(jià)制度的調(diào)峰激勵(lì)機(jī)制的構(gòu)建

目前在我國(guó)的各電網(wǎng)中，上網(wǎng)的電價(jià)主要是采取區(qū)域標(biāo)桿電價(jià)制度的方式來(lái)衡量的，電價(jià)并不會(huì)隨著實(shí)時(shí)供求關(guān)系的變化而發(fā)生轉(zhuǎn)變，也不會(huì)區(qū)分各時(shí)段電能邊際價(jià)值存在的差異，更沒(méi)有峰谷電價(jià)之間的差值，從而本質(zhì)上看這屬于一種固定的平均電價(jià)。很明顯，在標(biāo)桿電價(jià)制度下，發(fā)電企業(yè)最關(guān)心的就是如何才能多發(fā)電，可見(jiàn)上網(wǎng)電價(jià)制度并不能實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)峰的激勵(lì)作用。因此，必須構(gòu)建具有調(diào)峰激勵(lì)的定價(jià)機(jī)制。

總之，目前系統(tǒng)調(diào)峰能力的嚴(yán)重不足已經(jīng)對(duì)風(fēng)電上網(wǎng)發(fā)電產(chǎn)生了嚴(yán)重的制約作用和瓶頸作用。因此，必須從不同的技術(shù)機(jī)制、管理機(jī)制等這兩方面著手對(duì)提高電網(wǎng)調(diào)峰能力進(jìn)行探索，為促進(jìn)電力企業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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