試析新能源發(fā)電接入及對電網(wǎng)規(guī)劃的影響

封旺明

【摘要】新能源是指可持續(xù)利用的資源，新能源發(fā)電在我國主要是指利用風力、水力、核能和太陽能進行發(fā)電，并保持持久穩(wěn)定的供電。我國目前的新能源開發(fā)已經(jīng)走在了世界的前列，對其利用程度也較為深入，但新能源發(fā)電的接入，同時也給我國的電網(wǎng)規(guī)劃帶來了深刻的影響。

【關(guān)鍵詞】新能源;發(fā)電接入;電網(wǎng)規(guī)劃;影響

一、新能源發(fā)電特點

第一，風電和光伏發(fā)電具有間歇性和波動性。風電機組的出力是根據(jù)風速情況隨機變化的，不能保持可控恒定輸出。同理，光伏電站的出力受到太陽輻照強度的影響，也不能保持可控恒定輸出，這是風電和光伏發(fā)電最大的缺點。風電場和光伏電站出力的間歇性和波動性將影響系統(tǒng)的可靠性，引起系統(tǒng)更多的調(diào)峰和備用容量需求，使得常規(guī)發(fā)電機組需要增加啟停次數(shù)。從電源可靠性角度看，風電和光伏發(fā)電僅提供電量而不能提供與其裝機容量相匹配的容量。第二，風力發(fā)電一般表現(xiàn)為反調(diào)峰特性，而光伏發(fā)電則表現(xiàn)為正調(diào)峰特性。風電場的出力一般是夜晚大于白天，而負荷變化規(guī)律與此剛好相反。由于風電機組的輸出功率無法像常規(guī)機組一樣靈活地控制，可控性差，因此，風電并網(wǎng)后將增大電網(wǎng)的凈負荷峰谷差。而光伏發(fā)電的出力則是白天出力最大，晚上出力為零，與負荷變化規(guī)律基本相同，因此光伏發(fā)電并網(wǎng)后將減小電網(wǎng)的凈負荷峰谷差。故風電和光伏發(fā)電表現(xiàn)出相反的調(diào)峰特性，對凈負荷峰谷差的影響取決于風電和光伏發(fā)電發(fā)電量。

二、新能源發(fā)電的現(xiàn)狀

2.1風力發(fā)電

風力發(fā)電具有較強的優(yōu)勢，首先，風力作為一種清潔能源減少了煤炭石油資源的消耗，避免了大氣污染;其次，風力的分布地區(qū)范圍非常大，基本囊括了我國絕大部分地區(qū)，具有推廣的價值;最后，我國的風力資源較為豐厚，滿足了發(fā)電供電的基礎(chǔ)條件。我國的風能資源主要分布在新疆、河西、內(nèi)蒙古、河北等12個地區(qū)，在這些地區(qū)進行風能發(fā)電具有極大的優(yōu)勢，不但可以滿足當?shù)氐碾娏π枨?，還可以給附近地區(qū)進行電力供應(yīng)，且其發(fā)電較為穩(wěn)定，不會受到太大的影響，是我國目前主要的風能供電發(fā)展地區(qū)。

2.2光伏發(fā)電

光伏發(fā)電系統(tǒng)主要利用光熱傳導的優(yōu)勢，來獲取熱源，以此形成有效的電力輸出系統(tǒng)。現(xiàn)階段的光伏發(fā)電系統(tǒng)主要以三種設(shè)備為主，其中并網(wǎng)型及獨立型應(yīng)用較為廣泛，能夠在多種不同環(huán)境下進行光伏發(fā)電作業(yè)。而用戶型光伏發(fā)電設(shè)備則需要在特定環(huán)境下，才能夠有效的運轉(zhuǎn)與工作因此其應(yīng)用范圍具有一定的局限性。該技術(shù)多采用并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)，通過對核心發(fā)電控制系統(tǒng)的優(yōu)化，來實現(xiàn)系統(tǒng)的控制以保護，從而達到良好的發(fā)電效果。光伏發(fā)電受環(huán)境影響較大，通常在發(fā)電過程中，容易產(chǎn)生電力資源波動的情況，此時光伏發(fā)電效率便受到一定程度的影響。光伏發(fā)電與風力發(fā)電相比其優(yōu)勢在于能夠有效的提升載波頻率，環(huán)境適應(yīng)性相對較強，可根據(jù)實際環(huán)境狀況設(shè)定其負荷參數(shù)，以此達到最佳的發(fā)電效果。

2.3太陽能發(fā)電

我國的太陽能光伏發(fā)電的技術(shù)和世界同步，在上世紀七十年代太陽能光伏發(fā)電就在民用領(lǐng)域得到了應(yīng)用，以及對光伏電池的空間應(yīng)用。在經(jīng)過多年的努力，光伏發(fā)電有了相當?shù)乃交A(chǔ)。當太陽能發(fā)電系統(tǒng)工作環(huán)境主要是在野外，太陽能電池控制器軟硬件設(shè)計的問題，使得太陽能電池控制器的使用效果不是很好，在這一方面還有待進一步的提升優(yōu)化?？刂频哪芰Σ粡姡蜁沟秒娔艿霓D(zhuǎn)換效率比較低，太陽能的發(fā)電系統(tǒng)工作性能就相對比較差。當前我國的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的實際應(yīng)用過程中，還需要考慮諸多的因素，對現(xiàn)場的地理位置以及安裝地點和最大負載量等，這些因素都影響了太陽能發(fā)電系統(tǒng)的使用性能和造價。

三、電力系統(tǒng)的規(guī)劃

負荷預測是基礎(chǔ)工作，在實際的工作中影響的負荷的原因一般有：經(jīng)濟發(fā)展的水平與經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整，生活水平、收入水平與消費觀念發(fā)生的變化，電力消費的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，天氣的情況，電價，管理措施以及政策因素等等。在確定電壓等級的時候，我們需要考慮的是：動力資源的分布，工業(yè)的布局，電力負荷的增長，新建電廠的容量，近期過渡的可能性，與遠景系統(tǒng)的規(guī)劃發(fā)展、電力電量之間的平衡，就是供應(yīng)和需求兩者之間的平衡。

在電源規(guī)劃與變電站的布點規(guī)劃中，我們應(yīng)該對電力電量進行平衡計算，分析并且規(guī)劃水火電廠的運行方式，還要計算燃料的消耗量，發(fā)電設(shè)備的利用率，檢驗電量的平衡，對系統(tǒng)與地區(qū)之間的電力電量進行交換，并且為論證與制定方案來提供依據(jù)。

電網(wǎng)規(guī)劃一般是以負荷預測與電源規(guī)劃當作基礎(chǔ)，對在什么地方，什么時間建設(shè)什么樣的輸電線路與回路數(shù)以及變電站規(guī)模進行規(guī)劃，在規(guī)劃期內(nèi)要達到所需的輸電需求，并且還要在滿足所有的技術(shù)指標下，盡量降低成本。電力系統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃主要的內(nèi)容有，電網(wǎng)電壓的選擇，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的確定，變電站的布局與規(guī)模采用什么樣的方案，使用什么樣的輸電方式、對電力負荷進行準確的預測，是衡量電力企業(yè)管理走向現(xiàn)代化的一個標志。

四、新能源接入對電網(wǎng)規(guī)劃的影響

我們在對電網(wǎng)進行規(guī)劃的時候，接入新能源對選擇電網(wǎng)電壓并沒有什么大的影響。風力發(fā)電與光伏發(fā)電常常會受到天氣等自然條件影響，其發(fā)電會呈現(xiàn)出發(fā)電間歇性與波動性，電量變化隨機性大。并且電網(wǎng)會產(chǎn)生沖擊電流，使得電網(wǎng)的頻率出現(xiàn)偏差，電壓出現(xiàn)波動，進而影響穩(wěn)態(tài)電壓分布和無功特性，使電網(wǎng)的不可控性和調(diào)峰容量余度增大，使電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性受到影響。新能源發(fā)電電子裝置會產(chǎn)生一定的諧波和直流分量，當諧波和直流分量注入電力系統(tǒng)后，會引起電網(wǎng)電壓畸變，影響電能質(zhì)量，還會造成電力系統(tǒng)繼電保護、自動裝置誤動作，影響電力系統(tǒng)的安全運行。新能源勢必會取代傳統(tǒng)能源成為人類生存發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，這只是早晚的問題，是社會經(jīng)濟發(fā)展的大勢所趨。當前新能源開發(fā)轉(zhuǎn)化技術(shù)能力還不夠成熟，電力工業(yè)新能源開發(fā)利用還不足以起到主導的作用，但對電量補充和一些偏遠地區(qū)的供電等還是起到很大的作用。新能源發(fā)電本身所具有的波動性，間歇性、不可控、可調(diào)度性差等特點還沒有得到有效解決，在電網(wǎng)接納能力不夠的背景下，新能源發(fā)電并網(wǎng)運行難度大，成本高，同時也會給原有電力系統(tǒng)帶來很多的負面影響。

對于單項規(guī)模比較大并且發(fā)電比較集中的新能源，其電網(wǎng)規(guī)劃主要的影響因素有兩個方面：①在電力電量的平衡計算中，對出力進行計算。②要重視距離比較遠大功率輸電的經(jīng)濟性與安全性。一般來說，在對核電廠進行出力計算的時候，在電力電量的平衡計算中，通常用的是額定運行狀態(tài)下的參數(shù)來進行計算。在水電廠出力計算的時候，在豐水期一般是在滿載狀態(tài)下進行計算的，在其他的時期一般作為調(diào)峰使用。太陽能的電廠與風電廠出力的隨機性比較強，其波動性也比較大，并且不容易控制，調(diào)度起來比較難，反正就是對電網(wǎng)每個方面的要求都比較高，因此，我們在進行電網(wǎng)規(guī)劃的時候一定要注意。新能源發(fā)展中分布式的發(fā)電，能影響到電網(wǎng)規(guī)劃的主要是負荷的預測，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的確定。分布式新能源發(fā)電對電網(wǎng)規(guī)劃所產(chǎn)生的影響一般在兩個方面：①負荷的性質(zhì)不確定。②分布式新能源發(fā)電使得我國的規(guī)劃設(shè)計人員有了新的思路，設(shè)計規(guī)劃人員在選擇方案的時候多了許多的選擇。其分布特性使電網(wǎng)的規(guī)劃有了許多的方案可以選擇，多了新的方法，變電更加的復雜。

結(jié)語

目前電力工業(yè)新能源接入還存在諸多研發(fā)利用問題，新能源的接入可靠性得不到保障，但其快速的發(fā)展和無限的潛能都是讓人欣喜的，人類離不開能源作為物質(zhì)基礎(chǔ)，大力加強新能源開發(fā)利用力度，提高新能源轉(zhuǎn)換科學技術(shù)，是人類社會發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻

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