提高新能源消納能力的電力系統調度分析

趙雪楠 李向華

摘要：隨著社會的發展，人們對新能源的研究也越來越深入，新能源逐漸代替了傳統的能源，不僅起到了環境保護的作用，而且可再生。太陽能和風能是可再生能源，將其用于發電行業，不僅環保，而且節約了能源，對于電力企業的可持續發展具有重要的推動作用。本文對新能源發電方式進行了分析，對各發電系統的消納成本進行了分析，并研究了提高新能源消納能力的電力系統的調度，以期為電力企業相關人員提供參考。

關鍵詞：新能源；消納能力；電力系統調度

引言

當前，我國的主要發電方式是火力發電，火力發電會消耗大量的煤，給環境造成污染，同時也造成了化石能源短缺的問題。隨著能源和環境政策的轉變，電力企業的生產與電能使用的格局也發生了根本性的變革，新能源發電也逐漸由電力系統的補充能源角色向替代能源角色轉變。新能源具有清潔度高、可再生的特點，但是，其在使用的過程中實際的接收能源和能源的轉換之間存在著差異，造成成本的浪費，而且降低了整個轉換過程的可靠性與安全性。因此，需要對轉換過程各電力系統的能源分配進行研究，從而提升新能源消納能力。

1電網新能源消納

由于發電廠（火電、水電、核電、風電等）發電后都會經過電網進行傳輸，不能對電能方便地進行儲存，若當時不用掉就會造成資源的浪費，因此這就需要將剩余的電能經過電能調度輸送到有電能需求的負荷點，這個過程就稱為能源的消納。電網、負荷、電源是影響新能源消納的關鍵因素，要提升新能源的消納能力可以從電力系統調度入手進行分析和研究。

2新能源發電的研究現狀

新能源發電的模式中，能源的使用不再依靠某一個單一的能源，而是將可用的能源進行配對重組，形成互補的發電形式。這種發電模式的目的是強化發電效率，實現資源間的互補和優化。就風能和光能來說，風能存在不穩定性，但光能卻不存在時間和季節的限制，具有一定的持續性和穩定性，很好地彌補了風能的缺陷，但是仍然存在電力供應不足的現象。此外，將風、水、電等進行結合能產生穩定性強，并且流量充足的電能，這種大流量對系統形成了較大的沖擊力，使系統超負荷運轉，使系統原本的消納能力得不到充分發揮。

對太陽能和風能進行儲存，是在能源的充足階段，將多余能源儲存起來，以供應急需要。當某階段的能源不足時，能夠自動將儲存的能量彌補到系統中。這樣大大改善了能源階段性的分配不均現象。但該存儲方式仍存在于試想階段，還沒有形成系統合理的方案。當前，已經應用在實際生產中的儲存技術有抽水蓄能，但是由于自然地形以及轉換損耗等因素的影響，并不能實現高效率的儲能和電能的轉換，因此相關研究人員還需要對儲能技術進行進一步的分析和研究。

3風電系統調度模型

在風電系統中，能源的消納范圍往往是根據需要而變化的，對于某一特定的階段來說，風力轉換為電能的最大值一般具有固定性的特點。也就是說，在這一階段消納的上限只適用于本階段，不需要對其進行階段延用，否則數據會出現錯誤，影響整個的轉化效率。因此，對風電系統進行階段化的負荷檢測十分必要。對于該系統的負荷檢測，需要清楚系統的狀態、能量消納和接收等數據，保證數據不變的前提下，對負荷容量進行計算和推測，從而設計出最佳的方案。其計算公式如下所示：

其中：Pg（t）代表第g臺電機在時間段t內的出力；

Cg（Pg（t））代表時間段t內電機組g發電的成本。

該公式最終得出的成本數據無限接近于零，顯然和當前的經濟投資現狀不相符。因此，在實際的計算過程中，還需要考慮機組的問題，對機組的出力情況進行確定，根據該項數值界定范圍，盡量保證此范圍在可控的范圍之內。此外，還應該預測風電轉換的能量與時間，確定其大概的消納范圍，并和最終的實際消納進行對比，使兩者之間的差距不能過大，從而實現成本的高效化控制。該系統的工作還要具有安全保證，這要求控制人員進行實際操作的過程中，控制好風電的轉化容量與速度，從而保證兩者之間始終維持在平衡的狀態。同時，相關人員還應該對能源的接收以及轉換的過程進行實時的監督，從而保證電能能夠穩定傳輸。

4太陽能蓄熱機組的調度

太陽能受到時間和空間的限制，其存在的時間有限，想要將其轉換為電能，需要對其進行儲存。在太陽能發電中，需要考慮的內容主要包括：蓄熱機組當前的運轉能力以及其不斷上升的效率。這兩者之間的關系不是相互孤立的，而是呈一種比例變化的趨勢。所以，為了節省系統的調度經濟成本，需要對這種函數關系進行深入探討。蓄熱機組，是一種存儲機器運轉熱量的模式，要想改善機組運轉的溫度，需要調節機組中的冷卻裝置，保證機組安全、可靠運轉，進而有效控制成本。一般，消納能力的上限與機組運轉能量之間相互影響，且影響力大多呈直線上升或下降的趨勢。假設這種趨勢的最小值和最大值分別為△g-（Pg）、△g+（Pg）。這種趨勢如果和機組的其它數據形成聯系，比如：爬坡率、煤耗量等，就會形成機組成本計算的函數公式：

該式中只要清楚其中的各項數據值，就能夠計算出該系統所需要的經濟成本，還能夠分析出成本損耗的最大環節。明白問題的產生點后，就可以對其進行數據推測，明確可以減少成本的地方，從而使公式的最終結果為最小值，進而保證能源消納的有效性。

5太陽能和風能的快速調節機組調度

由于時間與空間的限制，使太陽能和風能的產生具有時限性與間斷性的特點，這間接決定了在不同地點、不同季節產生的能量也不同。因此，為了能夠保證電能穩定轉換，電力企業需要進行能量分配，使電能轉換保持平穩，這就需要借助快速的調節機組。在該模式中，所有的工作均是以上述機組為基礎進行研究的，將機組的蓄熱持久性作為主要的研究對象。該種模式改變了經濟成本各因素之間的線性關系，形成了一種非線性、無規律的關系。因此，為了便于數據的計算和成本的規劃，該公式的設計最好以不等式作為基礎。

在上一階段研究過程中，公式的設計并沒有考慮到機組的“余熱”時間，這也是對成本的一大損耗。因此，在這個階段中，可適時減少熱能投資，將機器的“余熱”作為能源的一部分，從而減少成本的浪費。由于在公式的計算過程中含有某些變量因素，使公式結果存在一定的變動性，造成成本各組成部分之間關系沒有規律，加大了對成本預測、規劃以及控制的難度。因此，在計算過程中需要使用一個數據包容性較大的正數，對這些關系進行限制和約束，從而在借助外力的作用下，實現“非線性”與“線性”的轉換。

結束語

綜上所述，要想提高電網的新能源消納水平，需要對電力系統的調度進行分析和探究，從而進一步提升新能源的消納效率。在對電力系統進行調度的過程中，需要對各電力系統進行理論推理和演算，進而指導成本的規劃，從而減輕能源開發的成本負擔。在電力系統調度的過程中，對新能源的消耗成本進行分析和合理的規劃，能夠最大程度的提高電網新能源的消納水平。

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