應對新能源發電接入電網調度運行技術研討

國網南通供電公司 葛 昭 長沙理工大學 袁宸胤

1 引言

新能源的大規模并網，給電力系統的調度運行帶來了相應的挑戰，并且增加了較大困難。主要體現以下兩方面：一是新能源出力預測精度低，實際調度計劃與具體運行還存在一定的偏差，致使調度計劃調整大，無法更好地平衡實際功率；二是新能源由于具有隨機波動特性，致使無法準確地明確電力系統的調峰容量和調頻容量以及備用容量等，這種情況很有可能出現切負荷的現象[1]。

2 新能源調度的特點

當前，隨著新能源發電的裝機容量和發電量增長，使得能源結構得到調整優化。無論是風力發電還是太陽能發電，這種新能源發電方式發展最為迅速，而且具有較多特點，如技術成熟化、為規模化開發和商業化應用提供便捷。就當前的情況來看，我國已成為全球風電裝機容量大國。在“十二五”期間，無論是風電裝機容量還是發電量平均得到增長。除此之外，新能源在管理時有一定的困難，且使用環境較為復雜。當前，我國電力新能源的調度只有初步階段，管理時讓很多從業者感覺困難重重。而在新能源的助力之下，雖然正在高速發展，對于其統一管理方面，仍有很多問題需要思考。

但一些地區對這種新能源輸送狀態還逐步呈現出難以更好地承受狀態。由于區域差異性再加上電網調度能力有限，明顯體現出新能源問題。就當前的情況來看，在新能源設置方面，風電場和光伏電廠有幾十個，所以集中性管理手段成為需要解決的一種問題，而且針對新能源由于所存在的區域存在分散性，再加上即便進行新能源探究，但仍存在不穩定因素，無形之中還影響到技術的優化和升級，為其優化和升級增加困難。

傳統能源在我國所占據的比例較大，主要通過的煤炭方式，但是在世界范圍內傳統能源比例逐漸地降低，尤其是煤炭資源，所以明顯地體現出加強新能源的調度體系構建的重要性。為進一步推動新能源的發展，還有必要在電力調度這方面結合實際情況加以優化[2]，并全面的研究新能源監控規律和變化趨勢，做到研究更加透徹，分析影響質量的問題，進而不斷地提高科學性調度和管理的水平。

3 新能源接入對電網調度的影響

新能源給原有電網帶來一定影響，主要原因是由于其復雜性，同時發展方式沒有間歇性的特點，而且在發電時會波動。這對于電網在運行時的安全和穩定性具有較大挑戰，必須進行協調和配合[3]。

例如，采用風力發展的方式，由于這種新能源在控制方面存在較大難度，特別是在大規模風電場下，并入電網時如果遇到風速發生了較大變化，那么在這個階段則會發生改變，而這樣的問題出現，對于電網的實時平衡帶來較大挑戰。再加上新能源本身就是一種“自然”資源，受自然影響大，調度和可控性較差。且新能源種類繁多，受到的影響自然不一樣。如地熱的運用同樣會受自然環境影響，從這個角度分析，在未來很久一段時間里，需要長時間控制并穩定能源的來源問題。

而生物質能源受自然條件影響較小，尤其是穩定性和經濟性以及連續控制問題。風能和太陽能容易受自然環境的影響，就當前的情況來看，影響新能源發電并網主要就是其不可控制致使電網不穩定。綜上，新能源發電的并網不僅會影響到電網生產，還會影響到電網運行，所以有必要積極研究大規模新能源并網的電網調度模式，并做好對全網各類發電資源的統籌，讓全網電能供需實現動態平衡，進而符合安全運行的標準，使其能更好地利用大規模新能源[4]。

4 新能源發電接入電網調度研究

4.1 新能源調度技術支持系統研究

在逆變器和直流屏的配合下，實現低壓與升壓之間的轉換，作為新能源調度技術支持系統實現的方式。發電檢測系統能實現光伏排列方式的控制，把光伏電源在匯流箱內實現轉換，將其轉換為電能，進而促進能源之間的調度。在這方面，場站具有重要的意義，場站作為電場調度系統的一個延伸具備獨立監督平臺，而且無論是哪項工作的開展，均在該平臺上實施，其中檢查各項設備作為這項工作的內容，且通過統一管理模式能形成集中手段，因此電網調度在體現時極難得到確定。

風電機組在科學、合理配置以及功率數據分析下，采用功率形式分類為場內檢測的模型，以此作為最重要的內容。在檢測時將不同的模塊分別進行參考，同時做好編制的分組工作，這樣在場內進行檢測時較為方便，并且可以提供更多的技術。但需要考慮的是，新能源在管理時要注意“統一性”，讓新、舊能源可以有機融合，推進能源的改革工作，合理并科學使用現有的新能源，讓使用效率得到極大提升。實現全網的調度工作是新能源接入的主要方式之一，主要包括以下幾方面內容。

一是制定合理的發展周期。規劃新能源發電時，需要經過多時間的發展，研究其發展規律。二是規范運作工作。如以風電發電為例，調度規律不足時，可清楚近幾天存在不確定的系數，所以為降低不確定性，從調度人員的角度上看可從其數值入手，加以調整；其次后評分析部分，數據的處理與分析在這部分起著重要的作用。三是結合實踐收集的數據做好參數的調整工作。四是歸類后數據做好統計，將結果作為評價的參考，對調度操作進行優化[5]。

4.2 新能源發電接入電網的應用

使用新能源技術系統，可以實現各項數據的獲取與分析工作。例如，用電總負荷量、電源截取數據等。如果以傳統能源模塊視角開展分析，全網開機容量、調度規模等，均可能影響新能源調度模式。新能源發電接入應用主要有以下幾個模塊。

一是發電監測板塊。在這一平臺上可以采集風力參數，并研究其規律，如果發現異常時，可以提醒工作人員處理，加強規劃的調整工作。二是可以實現綜合形勢的分析，將有關重要的數值計算出來，可以有效預測風速以及發電率。三是信息技術高速發展，具體計劃時需要使用計算機把數據模型“具象化”，把實際圖像當成轉化的方向來參考，只要在錄像中，工作人員就可以輕松處理新能源在發電時遇到的問題。四是預測光伏發電的功率。預測工作較為重要，由于新能源發電具有不穩定性，因此誤差較大。因此，工作人員的重要任務之一就是做好預測工作，對光速進行實測。如果接入口有異常發生，需要對數據的綜合信息做好查詢工作。五是新能源發電計劃的板塊。該板塊是對日期進行編制，無論風力或是電伏，均有一定的容納范圍，該范圍對日期歸類情況有著重要的決定作用。具體的操作工作是在當前對風力輸送量進行合理的控制，加強用度的調整工作。

5 應對新能源發電接入的電網調度運行技術

在調度周期內以各時段負荷變化狀況為依據，合理安排投入運行機組，且在運行機組之間讓負荷實現經濟分配，進而不斷提高其穩定性和安全性，使其能實現經濟效益，與此同時在電網調度這方面還是最重要的內容，調度策略是否合理直接關系到電網穩定安全。

5.1 加強新能源多目標優化調度模型的構建

有必要將各種影響因素和約束條件充分考量好，進行數據建模，以此為基礎，接入多目標優化的模型，計算并驗證，提升運行的可靠性，這樣做的目的是為方案的擬定提供參考。

5.2 調節電源結構布局

為了讓新能源接入網后可以達到動態的電力平衡，需要對系統進行調整，增加調峰容量。這樣可以更好的穩定務用電源。如果出現新能源出力不穩定時可以達到快速調峰的目的。加強開發儲能裝備并合理地利用，待新能源出力過剩時存儲電能，在風電出力小但所使用的電負荷處于高峰時，一定程度上可作為備用電源。總之，通過該調試方式降低新能源并網發生不穩定現象的概率。

5.3 啟動市場機制，引入高效要求的需求側響應

在智能電網迅速發展背景下，逐步出現分散的新能源群體和可調度的負荷群體，統一考慮在電網設計中遇到的各種問題。這樣可有效解決個體與區域電網存在的問題，做好資源的相互補充以及協調工作。對于間歇性的新能源并網工作，國外的做法如下：一是完善需求側響應的制度，運用多類型的綜合性新能源，完善融合工作，讓供電的可靠性得到增強，實現供電的安全與穩定。

二是大規模新能源發生并網之后，可能對電網各方各面均會造成一定影響，特別是使用的安全性、電能質量、調頻、調壓等。這就說明了在運用時，需要優化電網的調度方式，才能充分、完全運用電網能源，開展有效的融合工作，實現對火電等一些常規能源的調峰工作，突出水力發電的價值。并且引入科學的、先進的方法，有效控制風電場的出力情況。在這樣的工作狀態下，要注意電網間調峰工作，是需要相互補充的，并且重視不同區域之間的交易，更好利用新能源，在不增加運行成本的基礎更好運行電網。

5.4 規范新能源發電并網前的檢測和驗收工作

要想使得新能源發電機組更好地運行，不斷提高其安全性和可靠性，必須采取有效的措施，加強新能源發電并網前相關檢測和驗收工作。而且在具體工作的過程中，還應嚴格按照相關行業規范要求，并全面的實施并網檢測和驗收工作。在工作期間還應把以下關鍵節點工作落到實處，特別在并網之前以及系統接收審核時，需要完善驗收的工作。

一是重視接入系統的審核工作。該項工作主要由調度運行管理部門完成，相關部門提前進入前移管理的關口，對各方面做好權力審查工作。特別是新能源搶占的動態補充裝置以及技術系統的支持，包括自動化和通信等方面，在審核過程中，如果遇到內容和相關要求不相符的情況，需要及時提出整改的方案。風電機組一旦開工建設，還需對其進行整改，會浪費大量的財力、物力和人力資源。

二是在并網之前，需要明確基本工作。根據驗收管理方式完善這項工作，重視入網之前的基本工作準備，細化專業并分工開展工作，根據有關流程以及技術條件做好查工作。

三是并網后需要實現對系統的驗收工作。該項工作主要是在并網后的一段時間內開展，做好驗收工作，該項工作涉及多個方面，不僅有功率預測系統運行還有性能特性以及運行特性檢測，其主要目的就是促進新能源站正式并網后網源間的運行，不斷地提高運行的水平。

5.5 重視新能源發電功率預測工作

為確保系統調峰和調頻工作順利地實施，精確的新能源發電功率預測作為主要的前提條件，所以從電網企業的角度上來看應注重運行調度能力安排，達到削峰填谷目的，還能減少溫室氣體排放量。在新能源發電功率預測方面，我國職能部門提出了相應的要求，其中可總結為以下幾點；一是針對“橫向隔離、縱向加密”防護安全標準，數據交互必須更好地滿足；其次，由于完備的軟硬件作為新能源場站預測系統包含的部門，把短期和超短期預測結果自動向調度機構上報。基于此，就新能源運行調度管理職能部門而言，應意識到新能源功率預測工作的重要性，加強與電科院等相關科研部門聯系溝通，并在溝通中建立良好的合作關系，進而促進預測工作順利地實施，達到精確預測目的。

6 結語

綜上所述，在中國能源戰略發展這方面，新能源大規模發展已成為最主要的趨勢。所以，應高度重視大規模新能源電力系統調度，并加強對相應模式的應用，進而達到電力系統功率實時平衡的目的。