淺議電網新能源問題

袁濟宇

（江蘇海門實驗學校，江蘇南通226100）

0 引言

電力作為清潔、優質的新能源，是支撐國民經濟發展的重要基礎?？焖僭鲩L的發電量為經濟發展提供了能源基礎保障，但同時也消耗了大量的煤炭等自然資源，并直接導致了能源緊缺、環境污染等全球性問題。為有效解決此問題，世界各國都在積極探索利用可再生的新能源來取代煤炭、石油等不可再生能源，在此背景下，以光伏、風電、潮汐等為代表的新能源在實踐領域逐漸得到了越來越廣泛的應用。

我國新能源分布以西部為主，東北分散，其中，風能和太陽能儲量非常豐富，陸地50 m高度3級以上風能資源開發潛力約23.8億kW，總太陽能儲量大約為1.47×1 080億kW·h/年。根據國家能源局發布的統計數據，“十二五”期間，我國新能源發展迅速，具有大規模集中開發、遠距離輸送的特點。預計“十三五”期間，可再生能源總的投資規模將達到2.5萬億元，屆時可再生能源年利用量相當于減少二氧化碳排放約14億t、二氧化硫排放約1 000萬t、氮氧化物排放約430萬t、煙塵排放約580萬t，年節約用水約38億m3，帶動就業人口將超過1 300萬人，這對替代化石能源消費、減少溫室氣體和污染物排放以及保護環境等具有積極的現實意義。

1 國內外新能源發展研究

1.1 新能源發展趨勢

為了應對資源短缺和環境惡化帶來的挑戰，歐美發達國家在20世紀70年代，就開始對風電和太陽能等新能源發電進行研究。特別是進入21世紀后，隨著信息科技的發展進步，新能源發電技術越來越成熟和先進，風電場建設也開始從小型化向規?；D變，風電場接入系統的電壓等級也逐漸從配電網向高壓輸電網發展。世界上約有100個國家制定了可再生能源目標，大部分都提出了在未來10～20年內使新能源發展總量達到電力生產總量的10%～30%的目標。世界風能協會（WWEA）發布的資料顯示，2017年全球新增陸上和海上風機安裝量達到52.552 GW，同比增長2.24%，截至今年年底累計達539.291 GW。中國的風電累計裝機容量位居首位，其次是美國、德國等，南美、南非、中亞、中東等新興經濟體也都在大規模開發綠色能源發電項目。最近十年來，我國對于新能源的開發與利用越來越重視，新能源產業進入快速發展的階段，投資量持續增長，技術創新力度不斷加強。2016年12月，國家發布了《可再生能源發展“十三五”規劃》，為我國新能源發電事業指明了方向和道路。風電和太陽能發電是新能源中發展最快的兩種電能形式，現在在我國能源戰略中的地位越來越高。

1.2 新能源產業發展狀況

歐美等發達地區的新能源發展問題研究成果，相較于國內更為成熟，理論分析的思路與框架更加合理與完整，從而表現出較高的前瞻性和先進性，更多地從市場出發來分析問題。在理論研究和現實決策方面能為我國新能源產業發展問題提供借鑒與參考。

我國新能源產業發展方面，近年來也取得了長足的進步。鑒于新能源產業面臨壁壘過大等問題，我國目前采取的是政府引導新能源產業發展的策略，以解決單純民營資本發展新能源產業的弊端，因而理論研究大多是從國家層面出發的，研究重點是新能源產業發展歷程、與國外新能源產業發展的比較等方面。

例如，熊良瓊、吳剛（2009）在借鑒國外成功經驗的基礎上，給出了新能源產業政策制定與完善的建議。陳迪桂、韓明杰（2010）采用SWOT分析方法，從政策環境、技術研發、品牌建立、區域交流合作等方面，分析了山東省新能源產業發展狀況，并提出了推動山東省新能源產業發展的相關建議。劉秀蓮（2011）對歐盟可再生能源戰略發展目標進行了介紹，分析了國家可再生能源產業政策及其實施效果，認為新能源產業政策、融資政策和財稅政策等還不夠健全和完善。陳愛學（2014）認為政府要通過提供合適的政策環境來促進新能源企業的發展。

1.3 新能源接入電網技術

國外風電和太陽能發電以分布式為主，但集中式在新能源發電結構中所占的比例越來越大，這也使得電網安全運行的不確定性問題變得越來越突出。大型風電、光伏電站基本上是在電網末端，因為其網絡結構薄弱，不具備較強的抗干擾能力，加上需進行大容量、長距離輸送，所以需解決無功和電壓穩定性、送受端旋轉備用容量確定等問題，這樣才能保障安全、可靠和高效運行。

我國對新能源接入電網的問題，研究已有15年之久，理論成果主要集中在如下幾個方面：一是在研究隨機發電能力和控制發電能力的前提下，通過優化規劃技術，來實現新能源隨機利用；二是在經濟安全的前提下，研究正常運行中最大限度地利用隨機新能源分析理論和調度技術；三是研究電網在擾動后安全穩定運行的理論方法和技術手段。

不少研究成果已應用于新能源發電領域，確保了新疆、甘肅、東北、內蒙古等地區的大容量新能源發電有效運行。

2 電網新能源的建議與思考

2.1 加強規劃建設與政策支持力度

我國人口數量大，電力能源需求大，在綠色、環保發展重壓下，未來新能源利用將是主要的途徑。能否快速推進新能源的開發和利用，最重要的是政府的政策支持是否到位。各級政府、電力企業要加強溝通、協調，根據當地實際情況進行科學規劃，確保上下級規劃完善和有效銜接，以及各專項規劃、能源規劃的協調統一；加強風能等資源開發利用規劃管理，對新能源建設時序進行優化，使電網、電源、負荷能達到相互匹配。電網在建設過程中要以特高壓為骨架結構，實現各級電網共同發展，從而建設統一而堅強的智能電網網絡，為新能源發電建立起堅實的基礎平臺。

要積極促進新能源的整體規劃布局，積極推進不同地區之間新能源的規劃過程。主動促進新能源列入電力工業的長期發展規劃，統籌新能源和電網之間的統籌規劃，合理安排新能源建設順序，避免新能源和電網發生不相容等問題。要根據不同的能源結構和環境資源的不同，利用政策工具來開發利用新能源。

政府要因地制宜，積極發展高載能負荷產業鏈，以解決光伏、風力發電的消納和使用。隨著電網從由少數大型發電站主導的集中式發電，逐漸轉向大量相對較少的不兼容的設備主導的分布式發電，還要大力發展電力的儲能技術。要創新用電方式，使新能源直接接入家用直流電網，以提高新能源的利用效率。

2.2 提升新能源調峰能力

當前我國大部分風力發電集中地區，都是采用火力發電參與大規模風電接入電網的調峰工作，但實際效果不是很理想，供電企業應根據這種情況，通過優化煤電發電電源結構、拓展火力發電對風力發電的調峰范圍等，來增強火力發電對大規模風電接入電網的調峰能力。同時，還要加強發展和建設多元化蓄能及調峰手段，除抽水蓄能外，還要積極探索飛輪儲能、氫氣儲能和高性能電池儲能等新型儲能技術的應用。由于受到技術能力的制約，目前新型儲能技術還無法大規模用于解決新能源發電的能量存儲，可考慮利用水電快速和廉價的調峰能力，解決新能源能量的間歇性和不穩定性問題。

要建立統一的調峰機制，電力調度計劃目前已做到透明和公開，新能源發電機組參與新能源發電的調峰，也需要通過統一政策、機制進行確定。利用風、光電站短期的能源預測，參與電力市場主要峰值的調整。利用風能、光能的超短期能源預測，參與短期市場的協調交易，最終達到電力市場平衡。我國目前的電力交易機制和付費輔助服務機制，還有待進一步健全，所以必須建立統一的有償輔助服務市場，構建跨區調整峰值和頻率的電力供需系統，以最大程度利用跨省跨區調峰調頻資源。

2.3 完善和創新新能源發電設備與技術

設備與技術是新能源發電和接入電網的基礎保障和重要條件，電力企業要及時添置質量可靠、數量達標的設備，以更好地滿足大規模新能源發電接入電網的需求，使新能源接入電網后，能平穩、可靠地運行。要進一步加強風電場等新能源運行評價指標體系建設，使指標體系能全面反映風電自然特性，與負荷達到完好匹配，并能與其他能源協調，最終實現并網安全、發電可靠等目標。

除了設備與技術創新外，還要采用如下方法推進新能源的開發利用：一是大用戶直供法，新能源的接入會影響傳統電網的電能質量、運行穩定性等，為更好地降低新能源接入對電網的影響，可以采用大用戶直供法來實現新能源消納；二是充分運用風光互補特性，根據不同新能源的時間特性和季節特性，靈活進行互補利用，以促進風、光等新能源得到更加深度的開發與應用；三是自發自用、就地消納，如果當地的外送電力通道還不健全和完善，就要盡可能地直接對新能源電力進行就地消納，將傳統電網作為備用和補充，只在新能源發電量不足時進行應用，這樣就可以減少額外建設電力輸送裝置的投資，縮減投資成本。

3 結語

綜上所述，新能源發電的優勢與效益都非常顯著，在節能減排、促進國民經濟增長等方面起到了重要作用，必將成為世界未來的能源替代品。本文分析了新能源發電的現狀，提出了加強規劃建設與政策支持力度、提升調峰能力、完善和創新新能源發電設備與技術等建議，希望能為新能源發電接入提供一定參考。