合肥地區(qū)新能源發(fā)電規(guī)劃分析

王克峰，梁修鞏，黃長杰，祝 軍，郁永勝

(國網(wǎng)合肥供電公司，安徽 合肥 230022)

0 前言

近年來，石化能源已出現(xiàn)枯竭現(xiàn)象，積極開展新能源相關(guān)研究，對于解決環(huán)境污染和資源匱乏問題具有重要意義。目前，新能源已成為節(jié)約和代替部分化石能源的唯一途徑。

結(jié)合合肥地區(qū)新能源發(fā)展現(xiàn)狀，本文重點分析研究風能、生物質(zhì)能、垃圾、太陽能等新型能源發(fā)電。

1 合肥地區(qū)新能源發(fā)電現(xiàn)狀與規(guī)劃

1.1 合肥地區(qū)新能源發(fā)電并網(wǎng)現(xiàn)狀

1.1.1 合肥地區(qū)新能源發(fā)電并網(wǎng)概況

2013年合肥地區(qū)全社會最大負荷458.9萬千瓦，新能源發(fā)電容量占所轄電網(wǎng)區(qū)域最大用電負荷的6.04%。截止2013年底，合肥電網(wǎng)并網(wǎng)的發(fā)電廠容量共有2377.2MW，其中新能源發(fā)電并網(wǎng)容量為277.2MW，占總發(fā)電容量的11.66%。

近年來，合肥地區(qū)新能源發(fā)電發(fā)展迅猛，主要為風力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、垃圾發(fā)電和光伏發(fā)電，各類新能源發(fā)電裝機容量統(tǒng)計如表1所示。

1.1.2 合肥地區(qū)新能源發(fā)電并網(wǎng)運行情況

合肥地區(qū)新能源發(fā)電已成為合肥電網(wǎng)的重要組成部分，但風能、太陽能等間歇性新能源大量接入電網(wǎng)后，對系統(tǒng)平衡運行、調(diào)度技術(shù)等影響較大，合肥電網(wǎng)運行方面出現(xiàn)了更多新問題。

1.1.3 合肥地區(qū)新能源發(fā)電并網(wǎng)存在的問題

(1)新能源發(fā)電規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃協(xié)調(diào)性需進一步提高。電網(wǎng)規(guī)劃與新能源發(fā)電規(guī)劃不協(xié)調(diào)增加了新能源發(fā)電并網(wǎng)工程建設(shè)的難度，新能源項目建設(shè)周期短，電網(wǎng)建設(shè)周期長，使得新能源項目與配套電網(wǎng)項目投產(chǎn)不同步而造成并網(wǎng)難。另外，部分新能源發(fā)電規(guī)劃特別是大容量的新能源發(fā)電規(guī)劃中，沒能充分考慮系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)、制定相應(yīng)的配套調(diào)峰調(diào)頻電源規(guī)劃。

(2)新能源發(fā)電并網(wǎng)運行管理水平需進一步提高。目前，光伏發(fā)電等新能源發(fā)電項目的開發(fā)管理仍存在不規(guī)范現(xiàn)象，使預測新能源發(fā)電難、準確度低，使電網(wǎng)調(diào)度計劃管理難度加大。

(3)社會對新能源發(fā)電的認識需進一步提高。目前，新能源發(fā)電項目專業(yè)化人員缺乏、運行維護制度不規(guī)范的問題十分突出，新能源運維檢修存在一定的安全隱患。

(4)大量光伏面板的使用帶來潛在電磁污染。隨著合肥地區(qū)光伏發(fā)電的快速發(fā)展，大量多晶硅光伏面板投入使用，但光伏面板的壽命是有限的，目前尚未出臺針對光伏面板回收處理的政策、方案和組織，因此，未來廢棄的光伏面板會給人們?nèi)粘Ｉ顜硪欢ǔ潭鹊碾姶怒h(huán)境污染。

表1 2013年合肥地區(qū)新能源發(fā)電裝機容量

1.2 合肥地區(qū)新能源發(fā)電并網(wǎng)規(guī)劃

1.2.1 2014 －2015 年新能源發(fā)電重點項目

合肥地區(qū)新能源并網(wǎng)重點項目多為光伏發(fā)電項目。2014－2015年，合肥地區(qū)新能源發(fā)電主要為風力發(fā)電、垃圾發(fā)電、生物質(zhì)能和光伏發(fā)電。至2015年底裝機容量新增480.8MW，將達到758MW，根據(jù)省市能源局近兩年規(guī)劃和核準的重點項目統(tǒng)計如表2所示。

表2 2015年底合肥地區(qū)新能源發(fā)電并網(wǎng)規(guī)模預測

1.2.2 2020 年前新能源發(fā)電展望

預測未來幾年新能源發(fā)電并網(wǎng)容量增長迅猛。至2020年底，合肥地區(qū)新能源發(fā)電裝機容量預計新增740MW，將達1498MW，如表3所示。

表3 2020年前合肥地區(qū)新能源發(fā)電并網(wǎng)規(guī)模預測

2 新能源發(fā)電接入對合肥電網(wǎng)的影響

2.1 風力發(fā)電接入對電網(wǎng)的影響

(1)對電力系統(tǒng)規(guī)劃和負荷預測有影響。由于風力的隨機性和間歇性等非線性特點，風力發(fā)電并網(wǎng)使得電網(wǎng)規(guī)劃人員難以準確預測負荷的增長情況，從而影響電網(wǎng)規(guī)劃。

(2)給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成沖擊。目前，合肥大多風電機組不具備低電壓穿越特性，機組抗電壓擾動能力較低，使得風電場切機風險提高，影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

(3)引起系統(tǒng)電能質(zhì)量下降。風電并網(wǎng)對電能質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在電壓和頻率等方面。風速變化、風機投切等都會引起電壓波動和閃變;風力發(fā)電機并網(wǎng)運行會給電網(wǎng)帶來諧波污染、影響系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定。

2.2 垃圾、生物質(zhì)能發(fā)電接入對電網(wǎng)的影響

(1)對電能質(zhì)量的影響:考慮到垃圾和生物質(zhì)發(fā)電持續(xù)能力的不穩(wěn)定性，發(fā)電能力無法作為電網(wǎng)功率平衡調(diào)節(jié)的因數(shù)。

(2)對電力可靠性的影響:目前，合肥地區(qū)垃圾、生物質(zhì)發(fā)電形成區(qū)域多元化電源供應(yīng)結(jié)構(gòu)，當電網(wǎng)停電時，通過垃圾、生物質(zhì)發(fā)電，提高了電網(wǎng)供電的可靠性，同時緩解了部分負荷過載的問題。

2.3 光伏發(fā)電接入對電網(wǎng)的影響

(1)對電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響:光伏發(fā)電電能輸出在很大程度上受物理因素和地理條件的制約，其受太陽輻射強度和天氣因素的影響，輸出功率具有波動性和間歇性，發(fā)電單元接入電網(wǎng)后會引起相關(guān)線路的潮流發(fā)生變化和電壓波動，光伏發(fā)電輸出功率的隨機性及電力電子轉(zhuǎn)換裝置等都給電網(wǎng)帶來諧波污染。另外，同一配電臺區(qū)接入大量家庭式單相光伏發(fā)電系統(tǒng)后，可能導致臺區(qū)的三相電流不平衡。再次，大量分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)會影響系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定。

(2)對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備的影響:光伏發(fā)電接入電網(wǎng)后，將向電網(wǎng)注入大量的高次諧波及直流分量，諧波會造成儀表計量誤差，增大無功功率，使電力設(shè)備及輸電線路中損耗和溫升增加，降低供電設(shè)備的壽命。

(3)對電網(wǎng)調(diào)度和可靠性的影響:光伏發(fā)電接入電網(wǎng)后，使得電網(wǎng)擁有多個供電節(jié)點環(huán)網(wǎng)，輻射式的網(wǎng)絡(luò)將變?yōu)橐粋€遍布電源和用戶互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，需隨時對網(wǎng)絡(luò)的潮流分布進行重新分析，進而使電壓調(diào)節(jié)變得困難。

3 降低新能源發(fā)電接入對電網(wǎng)影響的對策及建議

3.1 降低新能源接入對電網(wǎng)影響的對策

新能源發(fā)電要加強與其他常規(guī)電源發(fā)展的相互協(xié)調(diào)，提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，保障電量的充分消納。加強與電網(wǎng)建設(shè)的相互協(xié)調(diào)，同步建設(shè)新能源發(fā)電的配套送出工程，提高新能源發(fā)電計劃申報的準確性。

(1)新能源發(fā)電與電網(wǎng)、電源進行統(tǒng)一規(guī)劃。在電網(wǎng)規(guī)劃中需具體明確重點新能源發(fā)電項目接入電力系統(tǒng)的配套電網(wǎng)工程。制定新能源發(fā)電規(guī)劃要從發(fā)展目標、主要任務(wù)、區(qū)域布局、重點項目、實施進度、配套電網(wǎng)和調(diào)峰電源建設(shè)和保障措施等方面進行完善，實現(xiàn)新能源發(fā)電規(guī)劃與其他電源規(guī)劃相協(xié)調(diào)，明確裝機規(guī)模與其他電源的調(diào)節(jié)能力及系統(tǒng)調(diào)峰電源的匹配規(guī)模。

(2)做好新能源發(fā)電并網(wǎng)配套工程的前期工作。加快新能源發(fā)電配套網(wǎng)架的建設(shè)，要在規(guī)劃中具體明確新能源發(fā)電裝機規(guī)模和接入電力系統(tǒng)的電網(wǎng)工程。

(3)加強新能源發(fā)電的運行管理及與發(fā)電企業(yè)的聯(lián)系。加強對新能源發(fā)電特性的研究分析，確定合理的運行備用水平;加強新能源發(fā)電功率預測管理、實時監(jiān)控管理、調(diào)度管理，在日前調(diào)度計劃中優(yōu)先安排新能源發(fā)電，進一步提高對新能源發(fā)電的計劃性。

(4)針對新能源發(fā)電并網(wǎng)后產(chǎn)生的高次諧波和直流分量，建議在并網(wǎng)試運行時進行測量并選擇性的加裝濾波裝置。在并網(wǎng)側(cè)設(shè)置相應(yīng)的保護裝置。加強與發(fā)電企業(yè)的溝通聯(lián)系，督促新能源發(fā)電企業(yè)的發(fā)電建設(shè)和運行維護水平。

(5)合理布置新能源發(fā)電接入電壓等級、并網(wǎng)方式。根據(jù)新能源發(fā)電基地位置、容量及接入變電站的實際負荷情況等確定接入電壓等級和并網(wǎng)方式。

3.2 新能源發(fā)電并網(wǎng)相關(guān)建議

(1)合肥地區(qū)新能源發(fā)電應(yīng)堅持科學發(fā)展，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)規(guī)劃，合理控制接入規(guī)模。

(2)建議在部分區(qū)域安裝和推廣分布式儲能裝置并網(wǎng)，對負荷削峰填谷，提高電網(wǎng)運行效率。

(3)建立新能源發(fā)電并網(wǎng)評審機制，嚴格審查把關(guān)。通過完善新能源發(fā)電并網(wǎng)評審制度、規(guī)范新能源并網(wǎng)管理，進一步規(guī)范新能源發(fā)電規(guī)模、接入點、接入方式、補償配置、電能質(zhì)量控制措施等，從而將新能源發(fā)電接入對系統(tǒng)的影響降到最小。

(4)加大新能源發(fā)電研究及人員培訓工作。建立新能源發(fā)電規(guī)劃研究協(xié)作體系，充分發(fā)揮科研院所和相關(guān)企業(yè)的規(guī)劃研究力量，充分吸取專家、學者和社會的公眾意見。

(5)呼吁相關(guān)部門成立新能源發(fā)電設(shè)備維護、回收專業(yè)組織和相關(guān)方案，從而避免光伏面板等發(fā)電設(shè)備對人員危害和環(huán)境污染。

4 結(jié)論

4.1 合肥地區(qū)新能源發(fā)電容量和占比處于合理范圍

針對合肥地區(qū)新能源發(fā)電現(xiàn)狀進行分析，對2015年及2020年新能源發(fā)電并網(wǎng)容量及所占負荷的比例進行預測如表4所示。

表4 合肥地區(qū)新能源發(fā)電規(guī)模分析

合肥地區(qū)新能源并網(wǎng)容量所占全社會最大負荷的比例逐年增加，至2020年比例達到18.73%，仍舊滿足相關(guān)規(guī)程規(guī)范的要求，初步預計2020年前，尚無需限制新能源發(fā)電并網(wǎng)容量和規(guī)模。

4.2 電網(wǎng)規(guī)劃基本滿足新能源發(fā)電重點項目接入

根據(jù)合肥地區(qū)2014－2020年電網(wǎng)規(guī)劃報告，上述所列35kV及以上電壓等級的重點新能源發(fā)電項目都擬定了接入方案和備選方案。但10kV及以下分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)項目，尤其是光伏下鄉(xiāng)項目，存在接入臺區(qū)或線路無法滿足相關(guān)規(guī)程規(guī)范的要求。因此，仍需加大與新能源發(fā)電企業(yè)的溝通聯(lián)系，提前做好相關(guān)配電網(wǎng)改造前期工作。

［1］張曉東，杜云貴，鄭永剛，等.核能及新能源發(fā)電技術(shù)［M］.北京:中國電力出版社，2008.

［2］張洋.風電場無功補償容量及其控制方法的研究［D］.長春:東北電力大學，2005.

［3］廖明夫，R Gasch J Twele.風力發(fā)電技術(shù)［M］.西安:西北工業(yè)大學出版社，2009.

［4］電監(jiān)會.我國風電發(fā)展情況調(diào)研報告［R］.北京:國家電力監(jiān)管委員會，2009.