新能源消納的電網規劃方法研究

（國網甘肅省電力公司定西供電公司，甘肅省定西市，743000） 劉 琪 陳洲奕 黃文麗

在國家“雙碳”目標和能源轉型發展的雙重壓力下，新能源發電規模迅速增長，然而受新能源出力波動性、間歇性、隨機性等特性影響，新能源發電并網存在各種困難，大量新能源電力將通過電力系統外送方式送往負荷中心，而電網作為其外送通道的重要組成部分，將面臨很大的消納壓力[1]。為提高新能源消納水平，促進新能源產業高質量發展，需要充分考慮電網規劃布局對新能源消納的影響[2]。基于此，現提出一種面向新能源消納的電網規劃方法，并建構評價指標體系，對采用方法所建構的電網規劃方案進行綜合性評價。

1 面向新能源消納的電網規劃方法

1.1 構建新能源消納評價體系

新能源消納評價是對未來電網系統在不同時間尺度下的新能源消納情況進行分析評價，以找出影響新能源消納的主要因素，為電網規劃和運行提供依據。通過構建新能源消納評價體系，提出新能源消納水平指標，將其作為新能源裝機規模預測和布局的重要參考，以解決新能源大規模并網給電網規劃帶來的影響。當前，國內外學者對新能源消納評價方面的研究主要集中在：①評價指標體系。現有的新能源消納評價指標體系多是基于已有指標構建，缺乏針對性和實用性，難以滿足實際需求；②評價方法。現有評價方法主要是基于時間尺度的線性評價方法，未能綜合考慮系統運行狀態和系統外送能力對新能源消納的影響；③結果分析。現有研究大多采用靜態或準靜態方法，未考慮新能源出力隨機性對預測結果的影響，同時缺乏對各因素之間相關性的研究。

1.2 電網規劃技術創新

面向新能源消納的電網規劃，需要從“源-網-荷-儲”各環節的規劃技術出發，在滿足經濟運行需求的前提下，對電源規劃、電網規劃、負荷規劃進行融合與創新。其中，在電源規劃方面，需要結合電源布局情況，綜合考慮電源結構、電源容量等因素，合理確定各類電源的裝機容量；在電網規劃方面，需要從電力系統規劃角度出發，合理確定各類電網網架結構和設備布局；在負荷規劃方面，需要考慮負荷水平和季節性變化規律，合理確定各類負荷發展規模和用電需求。

1.3 強化多源協調

在新能源大規模開發利用的背景下，中國新能源發展呈現出集中式與分布式并存、大規模與高比例共存的特點，電網規劃應以新能源為主體，統籌規劃區域電網建設與新能源并網消納。考慮到中國東西部地區經濟發展水平、電力系統發展水平等差異，區域間電網規劃應以區域電網為主體，從系統層面優化多電源協調機制，充分發揮不同電源在新能源消納中的作用。

1.4 優化電網網架結構

為了解決新能源消納問題，需要從網架結構、網架建設、負荷特性等方面入手，進一步優化電網網架結構。從規劃設計層面：①要科學研判新能源出力特性和電網運行特性，在充分考慮新能源發電能力的前提下，科學合理確定電網建設規模和投資；②要結合新能源布局和接入情況，合理布局電網結構，特別是要做好重要節點的電網規劃布局，如東北地區要優先考慮建設以特高壓為骨干網架、具有柔性調節能力的大范圍聯絡直流通道；③在不影響安全穩定運行的前提下，盡量提高電力電量輸送能力。

1.5 完善新能源發電調度機制

隨著新能源發電裝機不斷增長，風光等新能源的間歇性和隨機性導致電力調度面臨新挑戰，需要完善調度機制來應對。①加強新能源電力預測工作。在做好風電和光伏發電出力預測基礎上，進一步研究風電和光伏的出力波動特性、電網接納能力及電網安全穩定運行影響因素等，科學合理制定風電和光伏發電的出力預測方案；②做好新能源電力系統運行模式分析。新能源電力系統應加強電力系統運行模式分析工作，合理確定不同運行模式下的調峰調頻需求、容量需求以及不同模式下的最小系統備用容量需求，并在此基礎上提出新能源電力系統運行模式優化方案；③加強電網調度控制。應進一步加強對電網內火電、水電等傳統電源的調控能力，優化傳統電源出力曲線，提高調峰調頻能力。

2 面向新能源消納的電網規劃評價方法

通過采用上文所述一系列措施來進行新能源消納的電網規劃，并構建電網規劃評價體系，采用層次分析法和模糊法進行評價[4]。以甘肅省某電網規劃項目為例，項目中涉及風力發電，光伏發電的新能源接入，具體的電網規劃評價步驟如下：

步驟2：對每一個子評價因素集進行綜合評判，具體如下：

①評語集：將本次評價的等級劃分為優，良，中，可，差共5個檔次。

②權重指標集：通過運行成分分析，讓專家對各項指標給出相對應的標度，確定各項指標的權重系數。用表示。

③模糊評估：將評價子因素集Ui和評語集V看作一個模糊映射，確定對應的模糊評價矩陣Ri，。其中為評估子因素集Ui中第ij項評估指標被作出評語集中第k中評估Vk的專家人數，d為參加評估的總專家數。

④運用模糊矩陣的合成運算，得到Ui的綜合評判向量Bi

步驟3：進行二級評判：將每個子因素集Ui看為一個因素，用Bi作為它的單因素評判，即得通信系統規劃評估因素集U 到評語集V 是一個模糊映射，

將每個Ui作為U的一部分，可以按它們的重要性給出權數分配，所以二級綜合評判為：，對評判結果歸一化，按最大隸屬度原則的：，則得出綜合評判為Vk。

3 結語

綜上所述，中國能源資源與負荷中心逆向分布的特點，決定了中國新能源發展必然存在巨大的消納空間。新能源的大規模開發與消納，需要從電網規劃的角度對其進行合理布局。總之，面向新能源消納的電網規劃方法需針對中國國情與發展階段進行優化調整，需從技術創新、市場機制建設等方面不斷完善，逐步實現向“源-網-荷-儲”一體化發展轉變。