基于光伏發電接入的電源電網協調規劃探討

黃承霞，梁志強，朱　金，王　榮（國網安徽省電力公司潛山縣供電公司，安徽 潛山 246300）

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基于光伏發電接入的電源電網協調規劃探討

黃承霞，梁志強，朱金，王榮（國網安徽省電力公司潛山縣供電公司，安徽 潛山 246300）

光伏電源作為可再生能源的一種，其有效利用得到了社會各界的廣泛關注。隨著光伏電源應用的日漸廣泛，其可靠性、高效性等優勢愈加顯著，它在電力系統中扮演著重要的角色，為了充分發揮光伏電源的作用，本文探討了基于光伏發電接入的電源電網協調規劃，分析了光伏發電接入電源電網的特點及問題，并重點闡述了其規劃的模型，旨在指導光伏發電接入的可控性、有序性與安全性。

光伏；接入；電網；規劃

引言

隨著社會經濟的快速發展，資源緊缺的問題得到了各國的普遍關注，為了滿足生產與生活的需求，可再生能源開發及利用得到了迅猛的發展。光伏電源屬于可再生能源的一種，其具有波動性與間歇性，在接入電網后會使功率發生波動。為了保證光伏發電接入的高效性、安全性與穩定性，應對電源電網進行系統的、科學的協調規劃，在此基礎上，光伏電源的作用才能夠得到充分的發揮，進而并網的效益才能夠更加顯著。

1　光伏發電接入電源電網的概況

1.1特點

光伏電源是典型的清潔、可再生能源，但光伏發電受諸多因素的影響，如：地理位置、規模大小、天氣變化及環境狀況等，其輸出功率具有明顯的波動性、隨機性與間歇性，此特點直接影響著光伏發電接入，在電源電網協調規劃過程中受不確定因素的影響，增加了電網協調規劃的難度，為了充分利用光伏電源，應關注其接入的特點，并考慮其中可能出現的問題。

光伏發電系統是由以下設備構成的，分別為太陽能電池方陣、蓄電池、控制器、直流配電箱、逆變器與交流配電箱等，如圖1所示。

1.2問題

對于傳統電源結構而言，占據主導地位的為化石能源發電，此時的電源具有可調度性，其協調規劃主要是為了促進電能集中生產、集中調度、合理配置等。而光伏電源作為開再生能源，其自身具有波動性、隨機性、間隙性等，使光伏發電接入會造成電網功率波動。隨著光伏發電接入規模的擴大，它直接影響著電網功率的平衡，降低了供電的穩定性與可靠性。同時，光伏發電接入增加了電網協調規劃的復雜性。為了維持功率平衡，控制接入成本，保證協調規劃的科學性與合理性，應評估光伏的功率波動特性，利用評估體系，為電網協調規劃提供可靠的保障，應轉變電網規劃及運行調度的方式，使其適應新的能源結構，充分發揮不同能源的作用，抑制電網功率波動［1］。

同時，光伏發電接入過程中，應考慮其接入的形式，具體形式分為兩種：①集中式；②分散式，如圖2～3所示。

圖1　光伏發電系統構成圖

2　光伏發電接入的電源電網協調規劃研究

2.1研究概述

圖2　光伏發電系統集中式并網

圖3　光伏發電系統分散式并網

隨著我國電網建設的快速發展，電力資源的配置更加合理，為了滿足跨區域配置的需求，并充分發揮開再生能源的作用，應對影響電源電網協調規劃的各個因素進行全方位的考慮。新時期，電源電網協調規劃面對諸多不確定的因素，增加了協調規劃的復雜性，為了適應光伏發電接入的需求，應優化電源電網規劃方案，利用規劃協調模型，指導光伏發電接入工作有序開展。

關于電源電網協調規劃問題，國內外諸多學者均給予了高度的關注，其作為研究熱點，通過研究與實踐，提出了三個基本思路：①在電源方面，協調規劃過程中應注重電網擴容的影響；②在電網方面，協調規劃過程中應分析其中存在的主要矛盾，并結合電源規劃中的不確定因素；③在多目標方面，的協調規劃模型包括電源、電網兩個子目標，通過對其中各因子的設計，進而達到協調規劃的目標。

根據相關文獻報道可知，關于可再生能源發電接入的電源電網協調規劃模型有：基于輸電線路容量約束的發電規劃模型，在電力市場環境下，構建了兼顧市場、計劃的電源規劃模型；利用發電容量適應性指標，構建了多目標輸電網規劃模型；考慮經濟性、環保性及可靠性等因素，構建了多目標風能發電接入的電源電網規劃模型；結合傳統規劃模型、可再生能源隨機性規劃模型及機會約束規劃模型等，提出了多種電網規劃模型。

本文在研究過程中，考慮了光伏發電接入的具體情況，結合了我國社會經濟發展的實際需求，在協調規劃模型中關注了電源規劃問題、電網規劃問題，并為其提供了不同的處理對策，進而有效解決了光伏發電接入的隨機性、波動性、間隙性等問題，同時保證了電源電網規劃的合理性、經濟性與安全性。

2.2規劃模型

對于光伏發電接入來說，其波動性、隨機性與間隙性等特點均十分明顯，在實際運行過程中，極易造成功率波動，為了保證運行的安全性、穩定性與可靠性，對系統的調度能力有著較高的要求。因此，在協調規劃過程中，應關注電源規劃的相關問題，為調節機組提供不同的方案；同時，要結合光伏電場的并網問題，在電網規劃過程中，應注重光伏的不確定性，為此提供隨機規劃模型；最后，構建光伏發電接入的電源電網協調規劃模型，在此基礎上，此模型才能夠具有高效性與最優化特點。

2.2.1光伏發電接入的電源規劃

光伏發電接入前，電網調峰調頻的主要任務便是應對系統負荷的波動問題，但在光伏發電接入規模日漸擴大的背景下，對電網的調峰、調頻能力有著更高的要求，一旦并網光伏發電過多，超出電網的調峰極限，在此情況下，電網便會出現失衡的現象，嚴重情況下，會出現頻率越限，甚至會造成電網解列。

光伏發電接入過程中，應由常規電源為其提供補償，即：為電源規劃提供適合的調節機組，以此保證電網的平衡，使其供電更加可靠與安全。此時，關光伏發電的補償調節，實現了對負荷波動的跟蹤，即：光伏發電“調峰”。

本文提供的調節機組，其作為光伏發電的互補系統，跟蹤與改變光伏發電出力情況，以此保證系統的有功平衡。它具備較強的爬坡能力，適應了光伏發電出力的變化需求。同時，根據光伏發電對電網負荷的影響與系統的調峰能力，將光伏發電作為負的負荷，此后，利用系統負荷曲線減去光伏發電出力曲線，進而獲得了系統負荷曲線。通過對此曲線的分析可知波動規律及相關的數據，并且利用發電機組的處理數據、爬坡能力等，進而明確了調節機組的配置方案［2］。

在明確調節機組容量及其爬坡能力的前提下，要選擇適合的調節機組類型。通常情況下，調節借組配置電源可以為蓄電池、火電機組、水電機組及燃氣輪機組等。目前，蓄電池技術尚不成熟，其成本偏高，容量較小，未能滿足光伏發電的需求；火電機組技術較為成熟、具有一定的可靠性、靈活性，但其未能滿足環保要求，并受限于調節速度；水電機組具有較快的速度、較低的成本，并且對環境的污染相對較小。對于不同的調節機組配置電源來說，均存在優點與不足，在實際選擇過程中，應結合實際情況與具體需求。

2.2.2光伏發電接入的電網規劃

在電源規劃后，應與電網線路進行有機的結合，通過協調規劃，保證調節機組的最佳接入，促進電網線路信息的充分利用。同時，協調規劃過程中應考慮經濟因素，此時的成本是由建設成本、運行維護成本構成的，前者具體為調節借組建設成本、線路建設成本，后者具體為運行成本、維護成本，其具有固定性［3］。

3總結

綜上所述，隨著可再生能源應用的日漸廣泛，光伏電源的重要性日漸顯著，為了充分發揮其作用，光伏發電接入的電源電網協調規劃得到了普遍關注，應明確光伏發電接入電源電網的特點及問題，并掌握二者協調規劃的模型，在此基礎上，光伏電源并網才能夠具有穩定、可靠性與高效性。

［1］高賜威，吳天嬰，何 葉，等.考慮風電接入的電源電網協調規劃［J］.電力系統自動化，2012，22：30～35.

［2］呂春泉，田 廓，魏 陽.考慮可再生能源并網的多階段電源與電網協調規劃模型［J］.華東電力，2013，09：1814～1820.

［3］吳萬祿，韋 鋼，謝麗蓉，等.含分布式電源與充電站的配電網協調規劃［J］.電力系統保護與控制，2014，15：65～73.

2016-3-12

TM715

A

2095-2066（2016）09-0058-02