基于新能源消納的電網規劃方法分析

柏舸

摘要：在世界范圍內資源短缺形勢影響下，可再生能源持續升溫，電網規劃面臨嚴峻挑戰，我國“十四五”發展戰略指出，新的時期，將持續深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統，從電力需求、電網建設、電源發展等多方著手，加快產業布局，為實現碳達峰、碳中和貢獻力量。但是，新能源開發建設規模的不斷擴大，相應的建設增速與用電側用電增量不匹配、新能源消納市場不成熟、新能源出力受限的問題逐漸凸顯，嚴重制約新型電力系統發展。文章對新能源消納與電網規劃關系進行闡述，深入分析新能源出力特征，并基于新能源消納提出具體電網規劃方法。

關鍵詞：新能源;消納;電網規劃

現階段，以新能源為主體的新型電力系統建設成為社會發展主要方向，但新能源具有的不確定性、隨機性等特征也與傳統電網規劃存在差異，電力公司應當增加對新能源消納的認知和重視，在電網規劃中引入新能源消納內容，由此構建新型、現代化電網規劃，以滿足社會日益增長的用電需求，以及智能電網實際建設和戰略發展需求。

1 新能源消納與電網規劃

現階段，我國越發重視大規模高質量發電，新能源作為新型發電主體也被納入國家發展規劃中，在這其中，無論是太陽能、風能還是潮汐能，無疑會對新時期電力產業產生翻天覆地的影響。為更好地實現“十四五”電力發展目標，電力公司在進行電網規劃時，需要將新能源消納作為電網規劃主要目標，積極改進傳統電網規劃方法和模式，探索其與新能源消納的協調發展和有效融合，充分發揮新能源具有的節能減排、提質增效優勢，以實現低碳效益，提升電力公司經濟效益。新能源消納與電網規劃結合的主要內涵為：對新能源劇烈出力波動有較高靈活性和較強包容性，能夠實現新能源限電需求;在對新能源合理消納時，不會提高運營投資成本，不會造成較大成本消耗[1]。

2 新能源出力特征分析

2.1 太陽能出力特征

太陽能發電主要為光伏發電和光熱發電，光伏發電是利用光電伏特效應將光能轉化為電能;光熱發電是將太陽光輻射產生的熱能轉變為電能。其優勢在于不受地域限制，短時間內就能獲取高質量電能，且太陽能電力發電使用的主要材料為硅，穩定性高、儲量豐富、設備保養簡單，易于操作;其不足在于，能源分布密度低、年發電量低，受節氣影響大，容易受天氣及晝夜變化影響，難以實現精準連續發電。

2.2 風能出力特征

風能發電就有較大不確定性和隨機性，區域、地理特征及季節不同，風力發電也存在差異，位于多風地區或出現季風性天氣時，風電出力就較大，當天氣狀況不理想時，也有可能出現風電零出力的情況;風電出力存在波動性，據某風電基地測風數據顯示，風速會在額定風速和接近零風速之間變化，且大多數時間，在這一區間不斷變化[2]。

3 基于新能源消納的電網規劃方法分析

3.1 電網規劃基本思路

基于新能源消納的電網規劃基本思路如下：（1）確保新能源消納比例科學合理，建設以新能源為主體的電力系統需要消耗大量投資與運營成本，只有確保新能源在規定時間內達到預期發電量才能實現投入與產出的平衡，建立良好營收循環，獲取較高經濟效益。（2）做好新能源利用小時處理，重視電網布局的經濟性和實用性，確保電力系統滿足未來一定時間內新能源消納需求，將新能源消納引發的負載過高風險、機組出力不足、線路過載以及調節頻率過高造成的運營成本增加等風險，加強系統安全界限控制，確保系統在新能源消納過程中處于最佳運行狀態[3]。（3）倘若上述條件無法滿足，就需要重新分析和識別影響新能源消納諸多因素，如某風力發電系統在進行消納時，很大程度上會受到系統調峰約束，倘若輸電線路建設與調峰電源建設和布局不協調，將難以有效擺脫調峰制約，無法實現風電的消納。這三種電網規劃基本思路均為電網規劃集中思路的體現，電力公司應當充分考慮多方因素，確保電網規劃和建設有序開展。

3.2 電網規劃結構框架

電網規劃具有復雜程度高、規模大等特點，僅僅依靠模型計算難以精準計算出具體消納比例，必須結合實際建設情況合理優化規劃方案，創建最優方案。一方面，基于新能源出力特征、送電容量和電網要求設計對應方案，并設計多個備選方案，對其進行全面比對分析，確定最大數值輸電容量、消納效果等，同時結合輸電線路材料性能、整體建設資金等進行合理調整，最終篩選出兼具經濟性、實用性的電網規劃方案;另一方面，設計不同網架結構方案，隨著新能源的開發創新，其實際應用領域不斷擴大，電網規劃也應進行適當調整，需要制定出與其相適應的固化方案和條例制度。值得注意的是，在電網規劃過程中，要嚴格依據網架具體輸電容量確定方案，要及時評估方案新能源消納能力，確保電網滿足實際運營需求。

3.3 電網消納能力分析

電網消納能力具體可從以下幾點展開分析：（1）以月份為計量單位，搜集、整理和歸納相應數據，確定一年中每月電力系統具體時序處理能力，并進行明確標記，將其作為新能源消納能力判定基礎條件;（2）在此基礎上，相關人員需要模擬新能源出力曲線，確保同時處理新能源每天處理曲線和負荷量，構建新能源年度范圍內能力集合判定，以此確定新能源消納能力;（3）要重視不同類型新能源對應組合出力負荷能力的計算與分析，在電力傳輸制約下，計算和復核其實際消納比例，計算出不同類型新能源消納能力，并以此為基礎制定針對性電網規劃方案，促進新型電網規劃與建設發展。

4 結束語

綜上所述，根據“十四五”發展規劃我們可知，新能源已經成為未來國家能源改革和社會發展的重要內容，也是未來社會發展主流趨勢，尤其是電力行業，構建以新能源為主體的新型電力系統是各級政府主要任務，需要從新能源消納問題出發，結合新能源出力特征，進行全面思考和規劃，通過確立明確的電網規劃基本思路和電網規劃結構框架，科學分析電網消納能力，進一步保障電網規劃的科學性和合理性，充分展現新能源發展對社會的現實意義。

參考文獻

[1]胡佳怡，李亦言，周云，等.考慮新能源出力特性的華東電網新能源消納承載能力分析[J].水電能源科學，2018，36（11）：218-222.