重点区域风电消纳监管报告 为促进风电健康、可持续发展，根据《可再生能源法》和《电网企业全额收购可再生能源电量监管办法》(电监会25 号令)，2012 年上半年国家电监会组织各有关派出机构在我国风电发展的主要地区———东北、华北、西北(以下简称“三北”地区)开展了风电建设及并网消纳情况的专项监管工作，形成本报告。 一、基本情况 (一)风电发展情况 “三北”地区都是我国风电发展的主要地区，包括了国家规划的6 个以陆地风电为主的千万千瓦级风电基地。截至2011 年底，全国并网风电4505 万千瓦，其中“三北”地区并网风电3952 万千瓦，占比达到87.7%;全国电源总装机容量为105576 万千瓦，其中风电占比4.27%(详见附表1)。 图1 2011年重点区域风电装机容量 2011 年，全国风电发电量为731.74 亿千瓦时，其中“三北”地区风电发电量为635.37 亿千瓦时，占比为86.8%;全国电源装机总发电量为47217 亿千瓦时，其中风电占比为1.55%(详见附表2)。 图2 2011 年重点区域风电发电情况 (二)总体消纳情况 2011 年，“三北”地区部分省区风电消纳情况不佳，弃风情况比较严重。“三北”地区风电场2011年平均利用小时数1907小时，同比降低266小时;弃风电量达123亿千瓦时，弃风率约16%，弃风电量对
应电费损失约66亿元，折合火电(标)煤耗384万吨，折合CO2减排量760万吨;东北、华北、西北地区弃风率均超过13%;甘肃和蒙东地区弃风率超过25%(见附表3)。 二、工作评价 为适应新能源电力发展的新形势，促进新能源电力产业持续健康发展，电网企业、发电企业针对风电并网消纳工作开展了大量工作，取得了一定成效。 (一)电网企业 一是大力开展风电输电规划和送出工程前期工作，加快建设风电接入和送出工程。国家电网公司组织开展风电出力特性、风电消纳能力研究，完成8个千万千瓦级风电基地输电规划，积极推进大型风电基地送出工程和相应跨区跨省工程前期工作。截至2011 年底，国家电网公司风电并网工程累计投资440 亿元，建成35～750 千伏风电并网线路2.4 万公里，送出汇集变电站(开关站)25座，变电容量3770 万千伏安。 二是重视并网运行管理，促进风电安全可靠并网。面对风电大规模并图2 2011 年重点区域风电发电情况网带来的技术挑战，积极开展风电并网标准体系建设工作，细化并网和运行等各环节管理。针对风电场运行中出现的实际问题，各地电网企业积极推动风电场按照国家能源局和国家电监会出台的有关风电场安全的整改要求开展工作。 三是加强调度运行工作，争取多接纳风电电量。风电发展重点区域电网企业全部完成风电运行监控系统建设，实现了所有风电场调度运行实时信息的在线监视。大力推进风电功率预测系统建设，调度端风电功率预测已基本实现全覆盖。统筹考虑风电的季节性特点，将风电纳入统一的校核和平衡;根据风电功率预测情况及负荷情况，优化电网运行方式，发挥系统调峰能力，充分利用接纳空间安排风电发电。 四是大力开展技术创新及试点工作，促进风电与电力系统协调发展。实现风电与常规电源协调优化调度、风电场集群控制、风光储输综合利用等多项技术创新。2011 年底，国家风光储输示范工程在张北建成投运，首创风光储输联合运行模式，实现风电发电平滑输出、计划跟踪、削峰填谷和调峰等控制目标。开展风电供暖示范项目研究和建设，利用弃风时段风电电力为城镇供热。探索直接将风、光电接入微网系统，提高新能源比例。 (二)发电企业 一是积极与电网企业衔接，加强风电并网消纳。在风电项目前期工作阶段，主动与电网企业进行衔接，协助研究提出切实可行的发电项目送出和消纳方案。协助电网企业按照电网发展规划和风电发展规划的要求，认真做好发电项目送出线路、网架结构和落点等方面的相关准备工作，协助做好接入电网工程的可行性研究，确保发电项目及时并网运行，共同推动风电建设的协调发展。 二是做好风电并网运行相关工作，确保安全稳定运行。按照国家规划、工程建设程序、有关技术管理规定和技术设备标准，不断优化改进所属风电项目的设计、建设与运行，配合做好风电并网后的低电压穿越、电能质量提升和风电功率预测工作。加强机组的管理工作，完善自动化和通信系统。加强风电安全工作的全过程管理，做好机组的日常维护工作，提升风电并网运行安全性、可靠性。通过加强培训提高员工的业务水平，为机组的稳发满发提供保障。 三、存在问题 (一)风电规划与电网规划不协调加剧了部分地区风电消纳受限 部分地区风电开发规划、建设时序不断调整，风电项目规模和进度远超规划，没有形成完整和统一的风电发展规划，使得电网规划无法统筹考虑风电送出，相应配套输变电工程
“智能电网技术与装备”重点专项 2017年度项目申报指南建议 为落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》，以及国务院《能源发展战略行动计划(2014—2020年)》、《中国制造2025》和《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》等提出的任务，国家重点研发计划启动实施“智能电网技术与装备”重点专项。根据本重点专项实施方案的部署，现提出2017年度项目申报指南建议。 本重点专项总体目标是：持续推动智能电网技术创新、支撑能源结构清洁化转型和能源消费革命。从基础研究、重大共性关键技术研究到典型应用示范全链条布局，实现智能电网关键装备国产化。到2020年，实现我国在智能电网技术领域整体处于国际引领地位。 本重点专项按照大规模可再生能源并网消纳、大电网柔性互联、多元用户供需互动用电、多能源互补的分布式供能与微网、智能电网基础支撑技术5个创新链(技术方向)，共部署23个重点研究任务。专项实施周期为5年(2016-2020)。 1. 大规模可再生能源并网消纳
1.1可再生能源发电基地直流外送系统的稳定控制技术（基础研究类） 研究内容：针对我国弱同步电网中可再生能源发电基地直流外送系统的稳定运行需求，研究系统的动态特性和稳定控制方法，具体包括：可再生能源发电与直流输电的交互影响机理及其机电/电磁动态分析与仿真技术；可再生能源发电基地动态特性分析方法；多可再生能源发电基地间的相互作用关系及相关电网动态特性分析方法；基于可再生能源发电、直流输电或专用装备的次/超同步振荡分析及抑制方法；计及可再生能源波动、交流系统故障和直流闭锁等因素的可再生能源发电基地稳定控制技术。 考核指标：提出弱同步电网中可再生能源发电基地直流外送系统的稳定控制理论与方法，建立5MW级含风/光发电、直流输电和常规电源的动态模拟平台，验证短路比＜2条件下相关抑制方法的有效性。 1.2常规/供热机组调节能力提升与电热综合协调调度技术（应用示范类） 研究内容：面向我国北方地区由于火电机组调节能力不足导致弃风/弃光严重的现状，研究火电机组的调节能力提升技术，并通过机组间协同控制实现电力系统可再生能源消纳能力的有效提升。具体包括：常规/供热工况下火电机组调峰能力提升与最小技术出力降低技术；保障热负荷需求时提高
风电机组功率特性评估 作者:国能日新 一、概念和意义 风电机组功率特性评估是指对已经投产运行的风力发电机组的设计目标进行的系统、客观的分析和评价。通过对机组实际运行状况的检查总结和分析评价，确定是否达到预期目标。 风电机组功率特性评估工作对风电场的建设和发展有着重要的意义。目前风电场存在设计发电量与实际发电量不符的情况。国能日新公司风电场风电机组后评估解决方案通过对风电机组实发功率特性的测试和评估，深入了解风电场设计效益与实际效益之间的差异，找出风电场设计、管理或风电机组自身存在的一些问题，给风电场科学运营以及未来风电场风电机组选型提供有力依据。 二、执行流程 1、数据收集和分析 （1）数据收集 风电机组功率特性评估需收集风电场监控系统中记录的所有风机运行发电数据、现场测风塔数据、当地气候数据以及风电机组的技术文档等资料。 （2）数据分析 检查测风塔原始数据，对其进行完整性和合理性分析，检验出缺测和不合理数据，经过数据净化、再分析处理，整理出一套连续一年完整的逐小时测风数据，进而与风电机组数据进行相关性对比分析。 2、风资源评估 利用风电场并网运行以后的风能资源数据，进行风电场风能要素分析，并与风电场前期可研阶段的数据进行对比分析，总结评估经验，为后期项目开发建设提供支持。 风能要素包括：风速、风向、风功率、空气密度等。 3、功率特性分析 （1）数据净化
在实际发电过程中，风电机组可能人为停机、故障、或者采集缺失、数据错误，因此必须对风电机组的原始数据进行合理性检验和数据净化。通过数据的合理性检验，可以得到基本有效和完整的发电数据，而数据净化可以保证所采集的数据都是可以用于风电机组性能评估的有效发电数据。 （2）数据处理 由于测风塔数据和风机数据记录方式、时标不同的原因，需要依据最大相似度的原则使二者的时间坐标保持一致。此处，将采用最先进的粒子群优化算法对时标进行寻优。保证二者时间坐标的完美统一。 （3）相关性分析 通过上述数据净化及数据处理，再把测风塔数据合理的映射到风机的坐标位置。按照最大相关度方法，对数据进行线性和非线性回归分析，进而得到每台风电机组实际的风资源数据序列，通过与每台机组发电数据在时间轴上对齐，便可得出与风机功率特性曲线极为相近的图形。 （4）曲线生成 通过上述分析和处理获得原始图形。为得到机组的实测功率曲线，必须在原始图形的基础上进行最终的曲线拟合，获得一条完整的功率特性曲线，即体现风电机组实际出力能力的功率特性曲线图。 三、案例分析 1、中广核云南楚雄牟定大尖峰风电场功率特性评估 云南省楚雄州牟定大尖峰风电场位于云南省楚雄州牟定县西南部山地，高程2100~2500m，属于高山地形。现安装33台单机容量为1.5MW的风力发电机组，总装机容量49.5MW。 2、武汉凯迪平陆凯迪风口风电场功率特性评估 武汉凯迪平陆风口风电场一期36台风电机组功率曲线性能测试工程，包括武汉国测诺德10台1.0MW机组和东汽26台1.5MW机组，装机容量为49MW。 通过对风场风电机组实际运行数据进行采集、净化、相关性及数据处理，最终完成全场风能资源综合分析、风电机组可利用率分析、风电机组可靠性及发电量分析，并根据分析结果对风场未来运营提供建议信息。（技术支持：北京国能日新系统控制技术有限公司）
提高新能源消纳能力的电力系统调度研究郝东升 发表时间：2018-11-16T14:03:24.140Z 来源：《河南电力》2018年10期作者：郝东升何红亮 [导读] 受到了人们的青睐。然而，在使用新能源的过程中却存在着一些的漏洞，即实际接收能源与能源转换之间存在着数据差异，换言之，有一部分的能源在转换过程中“跑”了，这样不仅会浪费成本，还会降低整个转换过程的安全性、可靠性。所以，对转换过程的各电力系统进行能源分配，是促进能源顺利发展的需求。 郝东升何红亮 （国网冀北电力有限公司北京市 100052） 摘要：如今，新能源已经成为了主要的能源。新能源的清洁度高，而且又有很大的储备量，受到了人们的青睐。然而，在使用新能源的过程中却存在着一些的漏洞，即实际接收能源与能源转换之间存在着数据差异，换言之，有一部分的能源在转换过程中“跑”了，这样不仅会浪费成本，还会降低整个转换过程的安全性、可靠性。所以，对转换过程的各电力系统进行能源分配，是促进能源顺利发展的需求。关键词：新能源；消纳能力；电力系统调度 1研究现状 1.1风电型系统 在整个电力调度的过程中，风和火是重要的动力来源。然而，利用火力会造成高污染，这就违背了发展的持续性和清洁性的相关原则。在风电产生之后，极大地改善了环境协调的情况。风能产生于自然，依托于自然强大的创造能力，所以就具有“无尽”的特性。与此同时，这种能源没有实体化形态，电力转换时不会出现污染现象，这样不仅保证了能源消纳过程的环保性，而且也保证了消纳结果的高收益性。然而，要利用来自于大自然的能源，也就意味着该种能源的产生时间和产生质量会受制于自然，具体就表现在风能利用时间的不稳定性，利用效率也不稳定。 1.2太阳能、风能的发电 能源使用不再依托于某一个单一能源，而是将所有可用能源进行了配对重组，形成两两互补的形式。这种模式旨在强化发电的效率，实现资源之间的互补与优化，以风和光为例，使用风能存在不稳定性，而光具有一定的稳定性和持续性，这就很好地弥补了风能使用的缺陷。然而，虽然稳定性的问题得以解决，却出现了电力供应不足的现象。同时，风、电、水等的结合虽然会产生稳定性强、流量充足的电力，但这种大流量却也对系统造成了较大的冲击力，使得系统超负荷运转，造成了系统原本消纳能力得不到充分发挥的结果。 2风电系统调度模型 在系统中，消纳范围往往是根据需求发生变化的，在某一个特定的阶段，风力转换成电力的最大值通常都是固定的。也就是说，这一阶段的消纳上限只适用于该阶段，而不能对其进行阶段延用，否则的话就会出现数据错误的情况，从而影响到整个转化过程的效率。所以，对该系统进行阶段化负荷检测十分的必要。对于系统负荷检测，必须要清楚系统的状态、消纳、能量接收等的数据，在保证数据不变的前提下，演算、推测负荷容量，并且设计出最节省成本的最优方案。演算的公式依据如下： 设定公式是以各数据趋于完美情况为基础的，所以这种公式所得出的最终成本数据无限接近于零。这显然与经济投资现状不符。所以实际中进行计算的时候，还要考虑机组问题，确定机组出力情况，并且根据该项数值来进行范围界定，以尽量保证该范围处于可控范围以内。此外，还应该预测风电转换的能量和时间，以确定其消纳的大致范围，与最终的实际消纳进行对比，以保证两者之间的差距不会太大，从而实现高效化地控制成本。此外，本系统的工作还应具有安全保证相关的工作，这就要求在进行实际操作的时候，控制人员要控制好风电转化的容量以及速度，保证两者之间始终处于平衡状态。与此同时，相关人员还要监督能源的接收和转换过程，进而保证传输的稳定性。 3太阳能蓄热机组调度 太阳能具有一定时空限制，所以想要将其转换成电力，就需要先进行能量储存量，这就要借助一些设备。需要考虑的费用成本主要有几个方面：第一，蓄热机组当前的运转能力；第二，其不断上升的效率。这两者之间的关系并不是相互孤立的，而是呈现一种比例趋势。所以，为了节省系统调度的经济成本，将探讨这种函数关系。蓄热机组是一种存储机器运转热量的模式。想要改善机组运转的温度，只需调节机组中的冷却装置，保证机组运转的安全性、可靠性，从而达到控制成本的目的。消纳能力的上限一般与机组运转能量之间相互影响，而且影响力度大多呈现出一种直线上升或者下降趋势。假设这种趋势的最大、最小值分别为△g+（Pg）和△g-（Pg）。这种趋势如果与机组其他数据形成联系，例如煤耗量、爬坡率等，就会形成机组成本计算的函数公式，如下： 在公式中，只要清楚其中各项数据值，就可以得出该系统所需的经济成本，分析出成本损耗的最大环节。当明白问题的产生点之后，就可以进行数据推测，明确可以减少成本的地方，使得公式的最终结果为最小值，以保证能源消纳的有效性。 4太阳能、风能的快速调节机组调度 为了保证电力转换的稳定性，需要进行能量分配，使得电力转换容量的时刻、季节间大体相同，这就需要借助快速调节机组。在这种模式中，所有工作都是以上述机组研究为基础展开的，并将机组的蓄热持久性作为主要研究对象。与上述模式不同，该种模式一改经济成本各因素之间的线性关系，转而形成一种无规律的、非线性的关系。所以为了便于我们的数据计算和成本规划，对公式的设计则最好以不等式为基础。在上一阶段的研究中，公式设计并没有考虑机组的“余热”时间，这是对成本的一大损耗。所以在此研究中，可以适时减少热能的投资，将机器“余热”作为能源的一部分，减少成本。因为公式计算中含有某些变量因素，使得公式结果存在变动性，这就造成了成本各组成部分之间关系的无规律性，加大了对成本的预测、规划和控制。所以在计算过程中就要使用一个数据包容性足够大的正数，对这些关系进行限制、约束，在外力的借助下，实现“非”与“线”的有机转换。在约束设计结束之后，还可以改变公式中的某些变量，检测线性关系是否始终适用。 5结语 总之，在实际应用这种能源的过程中，设备对能源的接收值与最终转换的电力值之间存在出入，达不到预计的消纳效果，加重了能源
新能源消纳关键因素分析及解决措施探究 发表时间：2019-06-10T10:24:29.687Z 来源：《电力设备》2019年第3期作者：李峰 [导读] 摘要：随着我国能源的快速发展，在能源利用方面取得了显著的成就，但是，在能源利用过程中也出现了严重的弃风、弃光现象。 （新疆伊犁库克苏河水电开发有限公司 835000） 摘要：随着我国能源的快速发展，在能源利用方面取得了显著的成就，但是，在能源利用过程中也出现了严重的弃风、弃光现象。本文简要论述了新能源消纳的关键因素和解决措施。 关键词：新能源消纳；关键因素；解决措施 随着社会的发展进步，以及经济的稳定发展，促使能源逐步发展成为经济社会可持续发展重要组成，同时，也是人类生活和企业生产过程中不可或缺的基本动力。随着我国能源利用与生态环境之间的矛盾问题日益凸显，这也使得能源发展转型工作，以及环境污染治理工作更为重要。笔者在本文针对新能源消纳的现状进行简要分析，通过分析新能源消纳的关键影响因素，来提出具有针对性的问解决措施，从而实现能源的有效利用。 一、我国新能源的消纳现状 在国外的电力市场中，针对新能源的发展和协调进行了深入的探索，对我国电力改革工作的市场设计具有重要意义。现阶段，在世界各国中，德国在新能源消纳比例方面较高，而德国在政策、技术、管理等方面采取的有效解决措施，对我国电力行业的发展具有良好的借鉴意义，通过新能源网上交易新政策、新能源的自主调节性等方式，来有效的提高新能源消纳比例。而美国的风电装机容量是世界上仅次于我国的国家，主要依靠燃气机组，来实现电力的存储，从而降低风电波动带来的影响，促使风电消纳增加。 相关研究表明，新能源发电的投入成本较低，甚至成本可以负电价报价，而规模较大的新能源出现在市场中，能够降低电力行业市场的出清价。相较于国外的国家，我国资源集中且规模较大，导致新能源消纳的问题现象更加突出。 现阶段，在负荷中心地区进行新能源的发展工作，尤其是分布式光伏发电，已经可以实现发电过程中不存在弃电现象，但是，在风电较为集中的三北区域，仍旧存在严重的弃风、弃光现象。针对我国新能源行业中电价的政策特点和相关问题，结合各类新能源发电技术的特点，提出具有针对性的问题解决方案，并且，针对风能等自然能源的发电机制和市场模式提出了相应的改革建议。 二、新能源消纳关键因素的分析 1、技术层面 在新能源消纳的问题上，如何解决消纳问题是能源利用的关键。随着科学技术的创新发展，技术严重影响新能源的消纳能力。现阶段，我国能源利用过程中，普遍存在新能源生产系统死板的问题。因此，为了有效的解决新能源生产系统死板问题，要注重从技术层面上进行问题解决。同时，在新能源消纳问题方面，也可以从技术层面着手，来提高新能源的消纳能力。 2、市场层面 现阶段，在我国存在严重的新能源产能过剩问题，虽然，从技术层面上，能够有效的减少新能源产能过剩的现象，但是，在市场层面上，能够直接的解决新能源产能过剩的现象。 3、政策层面 新能源属于新兴资源，是需要国家政策和财政部门扶持的发展市场。再结合新能源自身的特点，实现行业的快速发展。因此，在新能源行业发展过程中，遇到相关问题时，可以在政策方面给予适当的支持。国家政策能够引导市场需求的走向，以及行业的发展趋势。同时，国家出台的相关政策法规，能够有效的引导新能源行业的发展，以及有效的解决新能源的消纳能力。 三、新能源消纳解决措施 1、技术层面 技术是影响新能源消纳能力的重要因素，所以，在针对如何提高新能源消纳能力，要注重从技术层面入手。在技术层面上，由于发电系统较为死板，以及用电的需求量被忽略，导致每天都生产相同的电量，从而出现能源过剩现象，或者供不应求现象。 因此，利用技术层面来提高新能源的消纳能力，首先，要注重提高系统的灵活性，促使系统能够灵活的针对不同的能源需求，在此基础上，生产相同的电量，从而降低新能源生产过剩的问题。其次，要注重互联网技术的应用，通过建设互联网平台，来构建信息化的行业市场环境，从而有效的提高新能源的消纳能力。 2、市场层面 在解决新能源产能过剩的问题时，不仅要从源头上解决新能源产能过剩现象，还要从市场层面上提高新能源消纳能力的协助作用。在技术层面上采取的解决措施，虽然，能够有效的减少新能源浪费的问题，但是，新能源产能出现过剩现象时，就要充分考虑新能源的消纳问题。现阶段，我国东部土地资源紧张，而西部土地资源丰富，由于新能源的占地面积较大，因此不会大规模建立在东部沿海地区，但是，东部沿海地区却是用电需求量最大的地区。针对新能源消纳问题，就可以利用东部沿海地区的电力消费市场来解决这个问题。 3、政策层面 虽然，在解决新能源消纳问题方面，可以使用技术方式和市场方式来解决这个问题，但是，在新能源消纳问题的解决过程中，仍旧存在部分企业无法解决的问题，这就要求国家要出台相关政策法规，引导新能源行业的发展，以及其消纳产业的发展。同时，通过国家以及政府出台的相关政策，有利于研发探索出解决新能源消纳的技术，而这些研发的新技术，能够有效的从源头上降低新能源产能过剩的问题现象，并且，这些相关的政策法规，也能够避免市场出现混乱现象。 结语 综上所述，随着我国能源的快速发展，虽然，在能源利用方面取得了显著成就，但是，在能源利用过程中存在严重的产能过剩现象。因此，为了有效的解决新能源产能过剩现象，要注重从技术、市场、政策方面提出有效的解决措施，有利于提高我国新能源消纳的水平，从而促进我国新能源行业的持续发展。 参考文献 [1]于雄飞,孔大喜,徐国新.基于战略视角看待火电与新能源消纳之间的矛盾[J]. 中国能源,2017. [2]舒印彪,张智刚,郭剑波,张正陵.新能源消纳关键因素分析及解决措施研究[J].中国电机工程学报,2017,1(37):1-8.
提高新能源消纳能力的电力系统调度研究 发表时间：2018-11-16T20:52:59.000Z 来源：《基层建设》2018年第28期作者：代涛涛朱卫卫黄培龙[导读] 摘要：如今大规模新能源接入电网消纳的模式在国内外得到了良好且迅速的发展，已开始展现出极为显著的社会及环境双重效益。 国网新疆电力有限公司新疆乌鲁木齐 843000 摘要：如今大规模新能源接入电网消纳的模式在国内外得到了良好且迅速的发展，已开始展现出极为显著的社会及环境双重效益。因此，当代电力行业在发展的过程中，应提前从电网的设计、规划等方面考虑新能源接入后对电网的影响，且应注重基于新能源消纳的基础上构建相应的电力系统调度，以期达到良好的系统运行及新能源消纳状态，并就此达到电力系统调度优化目标。本文对提高新能源消纳能 力的电力系统调度进行分析研究。 关键词：电力系统；新能源；消纳能力 1新能源消纳概念分析 新能源消纳与完全接纳新能源间存在着一定的差异性，即新能源消纳不等同于不惜一切代价接受新型能源，因而在对当前新能源进行应用的过程中应注重对消纳新能源因素展开全面的行为调查，继而通过对调查结果的整合实现能源的平衡发展状态。在电网规划工作开展的背景下，网架结构的选择将在一定程度上影响能源消纳能力的提升，因此，电力规划专业在电网发展的过程中不断完善电网规划方法，继而在此基础上达到稳定的系统运行状态，力求最优的新能源消纳能力。 另一方面，电网企业将规划的电网规划情况以及新能源最大接纳的能力报备至政府，在政府部门的指导下，电网企业与新能源发电企业共同在接纳“红线”允许的范围内互相磋商，以满足最大、最优的新能源接入发电。对于超出电网接纳能力的新能源规划建设部分，应坚持杜绝接入。待政府、电网企业、发电企业共同协商，对电网形成新的规划、提高电网对新能源接纳的能力后，方可允许新增新能源发电企业再行接入。以此形成良好的“三方会谈”机制，共同促进电网及新能源的良好发展。 新能源消纳概念的提出，大大增加了电网规划、外界协调等难度。只有提高重视程度，规划理论结合电网生产运行实际，不断的积累经验，真实了解供需矛盾，才能满足电网对新能源的最优接入，满足大规模新能源发展的迫切需求。 2研究现状 2.1现阶段常见新能源发电形势分析 目前，新能源应用最为广泛的两种类型：风力发电以及光伏发电两种类型。 首先，风力发电形式的角度上来说，2017年出台的《关于可再生能源发展“十三五”规划实施的指导意见》，明确提出2017至2020年，全国计划累计新增风电装机11041万千瓦，2020年规划并网12600万千瓦，到2020年，我国风电装机将达28600万千瓦。因此，我国对于风力发电这种新型能源的政策引导力度不断加强，风力发电项目建设力度正呈现出较为显著的发展趋势，继而导致大规模风电并入电网的情况，在风电装机大省出现供需关系的微妙变化，同时受制于外送断面等电网安全约束，弃电矛盾日益突出。 其次，从光伏发电形式的角度上来说，我国在有关这种新能源发电形式的研究与应用比较成熟。2017至2020年四年的光伏电站建设规模共计8650万千瓦，为国内光伏市场提供了明确的市场规模预期，对光伏发电市场的发展具有有效的引导作用。同样，受制于电网接纳能力及电网安全约束，弃电矛盾将日益突出。 2.2新能源发电侧储能系统 由于新能源发电具有间歇性、波动性和难预测性的特点，大规模的接入势必导致电网调节困难，因此会造成大量的弃光弃风问题，在新能源发电侧增加储能系统可以很好的解决这些问题，把消耗不掉的电量储存起来，在发电不足或用电高峰时放出，可以使发电趋于平滑、稳定。具体解决方案有主要两种，第一是各新能源场站建设分布式存储装置，举例说：各新能源电站增加储能装置，这个储能装置可以充分按照电网供需情况进行调节，可以使多余新能源电力进行存储，在电网需要的情况下按需进行送出，这种方案的好处是电力分布式储存，投资较为分散，并由各新能源场站承担，但不便于电网管理和调度，部分场站的储能装置若因检修或者其他原因停运，造成的缺额电网企业无法掌握，可能导致电网调峰容量的不足。第二种是在新能源弃电侧建设抽水蓄能电站，抽水蓄能电站与一般水力发电站不同，不同之处在于抽水蓄能电站有上、下水库、发电机（抽水机）组成，故其具备存储电力的能力，这种方案需要增加大量设备，场地限制，投资成本较高，因其实现方式为集中控制，方便电网调度及对其备用数据的掌握，对电力系统的负荷变化做出迅速反应，对电力系统的频率也能起到很好的调整作用，在大规模新能源装机的电网中，抽水蓄能电站可以使电网成为高质量、高稳定性的电网调峰手段，便于电网企业管理和充分使用。 3新能源消纳调度模型 在该系统中，消纳的范围往往是因需而变的，对于某一特定阶段来说，风力转换成电力的最大值一般都具有固定性特点。这也就是说，这一阶段的消纳上限只适用于本阶段，不用对其进行阶段延用，否则会出现数据错误的情况，进而影响整个转化效率。因而，该系统进行阶段化负荷检测十分必要。 对于系统负荷检测，必须要清楚系统的状态、能量接收、消纳等的数据，在保证数据不变的前提下，对负荷容量进行演算、推测，并设计出最能节省成本的方案。至于演算的公式依据，则如下： 对于该公式的设定，是以各数据趋于完美情况为基础的，因而，这种公式所得出的最终成本数据无限接近于零。这显然与现今的经济投资现状不符。因而，在实际的过程计算中，我们还要考虑机组问题，确定机组出力情况，并根据该项数值进行范围界定，尽量保证该范围处于可控情况之内。除此之外，我们还应该对风电转换的能量和时间进行预测，确定其消纳的大概范围，与最终的实际消纳形成对比，保证二者之间差距不会过大，实现成本控制的高效化。最后，本系统的工作还应该具有在线安全校核，这就要求控制人员在进行实际操作时，控制好风电转化的容量和速度，保证二者之间始终处于平衡状态。同时，相关人员还要对能源的接收和转换过程进行实施监督，保证传输的稳定性。 4新能源消纳与常规机组调度模型
核心提示：风能具有蕴藏量大、可再生、分布广、无污染等特性，风力发电是当前技术最成熟、适用范围最广的可再生能源产业，近十年来在全球范围内得到迅猛发展，装机容量年均增速达30%。 一、我国风电行业发展现状及产业调整背景 风能具有蕴藏量大、可再生、分布广、无污染等特性，风力发电是当前技术最成熟、适用范围最广的可再生能源产业，近十年来在全球范围内得到迅猛发展，装机容量年均增速达30%。中国风能资源丰富、开发潜力巨大，政府从改善能源结构、应对气候变化、促进经济社会发展等角度出发，通过颁布《可再生能源法》及出台一系列产业政策推动风电行业发展，取得了显著成果。自2005年起，中国风电总装机连续5年实现翻番;2010年，中国全年风电新增装机达1600万千瓦，累计装机容量达到4183万千瓦，首次超过美国，跃居世界第一;2012年，中国全年风电新增装机1405万千瓦，累计装机容量达到7641万千瓦，超越核电成为继煤电、水电之后的我国第三大电源。然而，在我国风电行业经历多年的爆发式增长后，盲目投资、无序建设所引发的问题也日渐显现。就电源类项目而言，风电机组法并网的现象不断加剧，全国范围内限电弃风达到了前所未有的规模。据统计，2012年风电限电规模达到200亿千瓦时，“弃风”比例超过12%，风电企业由限电弃风造成的损失达50亿元以上。在此格局下，《可再生能源发展十二五规划》对风电产业政策的指导方针由“促发展”转变为“重调整”，政府一方面以行政指令的形式督促各相关方加快落实风电并网和消纳工作，另一方面加强了电源类项目的准入管理。2011年颁布的《风电开发建设管理暂行办法》提出对风电项目建设实行了年度开发计划管理的要求。在政策引导及市场作用下，2012年风电行业增长速度显著减缓，当年新增装机容量较上年降低20%，8年来首次出现增幅下降。随着调控加强、投资放缓，风电行业已进入了产业调整期。 中国投资研究网认为，风电行业长远发展前景仍然看好，现阶段的产业调整尽管在一定程度上减缓了行业扩张速度，但有利于择优汰劣，扭转粗放式增长的格局。从银行的角度而言，无需因噎废食、全面停止风电信贷投放;通过系统的评审和甄别，仍然能够筛选出品质优良的风电项目，在有效防控风险的同时取得稳健的投资回报。 二、风电项目的运作模式与经济特点 (一)资金投入集中在建设期，以风机设备投资为主 风电项目建设期投资规模较大，主要成本包括风机设备费用和风场辅助设施费用两部分。目前全国各地区风电项目的单位千瓦投资在7000—10000元范围内，其中风机设备投资占比约达70%—80%。近年来随着国产风机技术的逐步成熟及同业竞争的日渐加剧，风机设备价格持续下降，其在风电项目总投资中的占比也不断降低。除设备投资外的辅助设施成本在各项目之间差异较大，主要受地质条件、施工难度、征地补偿、接入电网距离等因素的影响。 (二)建设周期较短，建成后运营成本低、成本结构相对简单 风电项目工程技术十分成熟，其建设流程已模式化，故建设周期较短，全项目建设周期通常为1—2年。项目投运后，生产成本主要包括固定资产初始投入折旧、人工成本、维护 检修费用等，组成结构较为简单，在不考虑融资相关财务费用的前提下，运营成本与营业收入相比规模较小。此外由于在生产过程中无原材料、燃料等的消耗，风电项目的运营成本较稳定，受外部市场波动的影响较小。 (三)在确保上网电量的前提下，项目运营收入较为稳定根据我国《可再生能源法》规定，符合要求的风电项目产能由电网全额收购。2009年，发改委在《关于完善风力发电上网电价政策的通知》中明确了四类资源区的标杆上网电价，为风电项目的运营收入水平提供了稳固保障。在确保接入电网的前提下，销
基于调峰约束的风电接纳能力分析 进入21世纪以来,随着能源的日趋枯竭以及环境问题日益突出,能源的可持续性面临巨大挑战,大力发展可再生能源成为人类的必然选择。风力发电是当今世界增长最快的可再生能源发电方式,我国的风力发电近几年得到了迅猛的发展,风电装机容量逐年提高,我国以及欧美许多国家均提出了宏大的风电发展规划目标。 由于风电具有较强的随机性和波动性,大规模风电并网会对电力系统的安全、稳定运行以及电能质量带来严峻挑战,从而限制风力发电的发展规模。我国电源结构以燃煤火电为主,调峰电源较为匮乏。 风电大规模并网加剧了匮乏程度,使调峰问题凸显。风电装机容量快速增长与调峰问题引起的风电接入困难的矛盾越来越严重。 如何有效评估未来电网的风电接纳能力已成为宏观决策部门和风电企业都 非常关心的问题。为了量化分析大规模风电对电网调峰影响,建立一种以调峰能力为约束的风电接纳能力计算方法,本文主要研究工作如下：(1)风电功率波动特性分析。 风电特性统计分析是风电并网研究的基础工作。首先,根据我国国内某地区的实测电网数据对基于NASA地球观测数据库的区域风电功率计算分析方法进行验证。 然后,对烟台电网几个主要的风电装机地区的风电功率波动率和风电最大出力的时空分布特性进行分析。最后,对地区电网风电功率的汇聚效应进行统计分析,为电网规划风电提供科学依据。 (2)研究地区电网风电接入对电网的备用需求和调峰能力的影响。为了定量
研究风电并网对电力系统的可靠性和备用配置影响,本文基于全概率公式给出了一种风电并网后的电力系统备用计算模型。 在充分考虑负荷预测误差、机组随机故障、风电功率预测误差的前提下,为含不同风电入网容量的电力系统调度提供了备用量化指标。在此基础上,以RTS-96测试系统为例,验证了本文所提方法的可行性,计算了风电接入前后系统所需备用容量的变化。 (3)给出了基于电网调峰约束的风电接纳能力计算方法,分析了调峰能力对风电接纳能力的影响。分析了山东电网电源的调峰特性,以此为依据计算山东电网2012年不同季节典型日的风电接纳能力。 研究了风电与抽水蓄能电站协调运行及联络线功率调整参与调峰对风电的接纳能力的影响。最后,考虑风电功率的汇聚效应以后,给出山东电网2012年电网接纳风电能力。
2019年中国新能源消纳专题报告●上篇 2019年8月
◆市场普遍认为，当下中国新能源发展面临两大约束条件——补贴和电网消纳。特别是当进入“十四五”补贴约束消除之后，电网将成为新能源发展的最重要 约束条件。我们经过前期调研和模型测算，发现事实并非如此。短期来看，消纳新能源的核心因素是需求，即发、用电量增速，新增用电量中新能源的比例尤为重要。长期来看，是否有市场化机制，确保低边际成本的新能源电力在存量市场替代传统能电力，决定了中长期新能源的发展空间。◆过去几年，扣除电网消纳措施后新增用电量中新能源所占比重比例远低于市场想象，仅为10%左右，腾挪空间很大。2018年我国用电量自然增长带来的风电、 光伏发电量增量约为546亿千瓦时，占全社会新增发电量增量比例仅为10%。我们预计，2019-2020年我国用电量自然增长带来的新能源电力消纳量分别为509/713亿千瓦时，占比分别提升至15%-20%，新增用电量中新能源所占比重能否大幅度提升，将是今明两年新能源消纳空间的重要决定力量。 图、2020年国网消纳措施边际改善明显，新能源电力消纳大幅度提升 资料来源：国家电网 1211 1209 1679 200400600800100012001400160018002018 2019E 2020E 全社会用电量自然增长 国网清洁替代 国网电能替代 国网火电灵活性改造 国网抽水蓄能 国网特高压跨区跨省输送、省间电力交易 国网省内市场交易 各类因素带来的电力消纳增量（亿千瓦时）
◆2019年消纳形势最为严峻，但仍然能够保证风+光合计70GW 空间。2020年将大幅度改善，电网保限电率对新能源压制作用持续递减。国家积极促进新能 源消纳主要措施包括：火电灵活性改造、抽水蓄能电站建设，特高压输电通道建设等，2018年电网通过以上消纳措施新增新能源电力消纳659亿千瓦时，2019年由于电网限电率需要直接降至5%以下，叠加用电量增速可能不及预期，因此形势最为严峻。2020年，限电率不再大幅度下调，且各项消纳保障措 施边际作用逐步强化，国内新增风电消纳空间分别为27.2/34.4GW ，新增光伏消纳空间规模分别为47.9/56.3GW 。 ◆投资建议：电网积极促进新能源消纳，叠加用电自然增长带动的新能源发电量增长，新能源发展有望步入良性轨道。风电、光伏行业加速平价，落后产能逐 步退出，行业集中度有望进一步提高。推荐：隆基股份、通威股份、金风科技、天顺风能。◆风险提示：国网促进新能源消纳的措施落地进度不及预期；全社会用电量增速大幅度减缓。 图、预计2019-2020年我国风电装机规模分别为27.2/34.4GW 资料来源：国家电网 图、预计2019-2020年我国光伏装机规模分别为47.9/56.3GW 资料来源：国家电网 20.3 20.3 20.3 29.827.2 24.7 37.934.4 30.9 0.0 5.010.015.020.025.030.035.040.045.050.0乐观 中性悲观 2018风电装机规模 2019风电装机规模 2020风电装机规模 44.2 44.2 44.252.447.9 43.4 62.156.3 50.5 0.0 10.020.030.040.050.060.0 70.0 80.0乐观 中性悲观 2018光伏装机规模 2019光伏装机规模 2020光伏装机规模
提高新能源消纳能力的电力系统调度分析 摘要：新能源，重点在"新"，这不仅指其出现的时间短，更是指其产生的效应有 别于传统能源。因而，这种能源一经发掘，就被广泛的投入生产。但是，因为种 种原因，这种能源在实际生产中却没有发挥其应有的效力，究其根本，还是消纳 过程中出现了问题。本文旨在从各电力出发，探索其研究现状，并对各系统的消 纳成本进行规划和控制。 关键词：新能源；消纳能力；电力系统调度 当前，我国的主要发电方式是火力发电，火力发电会消耗大量的煤，给环境 造成污染，同时也造成了化石能源短缺的问题。随着能源和环境政策的转变，电 力企业的生产与电能使用的格局也发生了根本性的变革，新能源发电也逐渐由电 力系统的补充能源角色向替代能源角色转变。新能源具有清洁度高、可再生的特点，但是，其在使用的过程中实际的接收能源和能源的转换之间存在着差异，造 成成本的浪费，而且降低了整个转换过程的可靠性与安全性。因此，需要对转换 过程各电力系统的能源分配进行研究，从而提升新能源消纳能力。 一、研究现状 1.1风电型系统 在整个电力调度的过程中，风和火是重要的动力来源。然而，利用火力会造 成高污染，这就违背了发展的持续性和清洁性的相关原则。在风电产生之后，极 大地改善了环境协调的情况。风能产生于自然，依托于自然强大的创造能力，所 以就具有“无尽”的特性。与此同时，这种能源没有实体化形态，电力转换时不会 出现污染现象，这样不仅保证了能源消纳过程的环保性，而且也保证了消纳结果 的高收益性。然而，要利用来自于大自然的能源，也就意味着该种能源的产生时 间和产生质量会受制于自然，具体就表现在风能利用时间的不稳定性，利用效率 也不稳定。 1.2太阳能、风能的发电 能源使用不再依托于某一个单一能源，而是将所有可用能源进行了配对重组，形成两两互补的形式。这种模式旨在强化发电的效率，实现资源之间的互补与优化，以风和光为例，使用风能存在不稳定性，而光具有一定的稳定性和持续性， 这就很好地弥补了风能使用的缺陷。然而，虽然稳定性的问题得以解决，却出现 了电力供应不足的现象。同时，风、电、水等的结合虽然会产生稳定性强、流量 充足的电力，但这种大流量却也对系统造成了较大的冲击力，使得系统超负荷运转，造成了系统原本消纳能力得不到充分发挥的结果。 二、电网新能源消纳 由于发电厂（火电、水电、核电、风电等）发电后都会经过电网进行传输， 不能对电能方便地进行储存，若当时不用掉就会造成资源的浪费，因此这就需要 将剩余的电能经过电能调度输送到有电能需求的负荷点，这个过程就称为能源的 消纳。电网、负荷、电源是影响新能源消纳的关键因素，要提升新能源的消纳能 力可以从电力系统调度入手进行分析和研究。 三、风电系统调度模型 在风电系统中，能源的消纳范围往往是根据需要而变化的，对于某一特定的 阶段来说，风力转换为电能的最大值一般具有固定性的特点。也就是说，在这一 阶段消纳的上限只适用于本阶段，不需要对其进行阶段延用，否则数据会出现错误，影响整个的转化效率。因此，对风电系统进行阶段化的负荷检测十分必要。
风电供热提高低谷风电消纳能力评估 聂国坚 内蒙古粤电蒙华新能源有限责任公司，内蒙古呼和浩特 010000 摘要：目前我国风电并网容量位居世界第一。风电出力的波动性和间歇性使得大规模风电并网要求电力系统留有足够的备用和调峰电源，因此未来电网面临着风电消纳、接入方式及送出通道等方面的挑战。结合案例，就风电供热提高低谷风电消纳能力进行了相关探究。 关键词：风电供热；低谷风电；消纳能力；评估 中图分类号：TU995；TM614 文献标识码：A 文章编号：1671-5799（2016）26-0170-02 风力发电是目前可规模化开发且大规模并入电网的新能源发电方式。近年来，我国风电并网装机年平均增长速度高达75%，风电的发电量年平均增速为80%。2014年底，我国的风电装机9637万kW，占总体发电装机容量的7%，占全球风电装机的27%；上网电量1534亿kW×h，占总发电量的2.78%。根据国家新能源规划，2015年和2020年风电装机容量将分别达到1亿kW和2亿kW，“三北”地区集中式开发为主和中东部地区分布式开发为主的发展特点进一步凸显。我国电源结构较为单一，调节灵活性不足，风电大规模并网消纳压力较大。尤其是风电发展缺乏统一规划，导致电网建设滞后于电源建设，且跨区电网互联规模不足，风电无法在更大范围内消纳。随着装机规模的不断扩大，风电消纳形势愈加严峻。 1 风电供热现状分析 根据我国风电出力及冬季负荷特性，风电供热试点普遍采用蓄热式的电加热技术。在负荷低谷期启动电加热设备，供热的同时储热热量用于白天供热，不仅可以增加低谷期电网负荷，还可以享受电网低谷电价。试点工程主要采取的运行模式是风电供暖项目确定合作意向后，风电企业需要出资兴建热力站，购买电蓄热锅炉等供热设备并与电网公司、热力公司签订协议。设备到位后，供热站按照峰谷电价政策购电，使用电力生产热量供应给热力公司。由于热力站的初期投资较大，在热价不高于燃煤锅炉的前提下，如果单独核算热力站的经营效益会处于亏损状态，需要对风电企业进行电量补偿，即通过增加风电企业上网电量，减少其弃风损失来补偿热力站的亏损。在实际运行过程中，按照现行的用户电价、热价以及风电上网电价计算，参与供暖的风电企业需多发1倍于热力站所需的电量才能保证盈利，显然这种方式只有通过挤占其他电源的发电计划额度才能实现。由于项目所在地区调峰困难本已较为明显，其结果必然加剧对其他电源调度的难度，失去了增加电网调峰能力的意义。 根据目前试点项目采用的电网低谷期加热和蓄热、全天供热的方式进行锅炉和蓄热系统设计建设，每万平方米供热面积的设备投入费用为120～150万元，近两年实际供热收入折合成供热企业用电价格为0.15～0.20元／（kW·h），考虑到设备折旧和运行维护成本，保证供热企业独立核算而不亏损，购入电价不能超过约0.06元／（kW·h）。按照输电费用（含国家各种税费）约0.20元／（kW·h）计算，风电企业需要以不超过0.14元／（kW·h）的价格售电才能保证供热企业不亏损。按照东北地区风电价格和脱硫标杆电价计算，只有第Ⅳ类资源区的风电场享受国家可再生能源发展基金的补贴大于0.14元／（kW·h），而大部分风电场属于第Ⅲ类及以上的资源区，必然缺乏参与这种直购电方式的积极性，还需有相应的财政激励政策。 2 影响风电消纳的主要因素 2.1 系统调峰能力 随着国民经济产业结构的优化调整，人民生活水平的提高，社会用电结构发生了较大变化，电网峰谷差逐步加大，部分地区的用电峰谷差率已达到40%。我国以煤电为主的电源结构（煤电装机占发电总装机的71%，其中风电富集地区调峰能力差的热电联产机组占相当比重），调峰能力较差，电网调峰矛盾突出。 2.2 系统备用水平 为保证电力系统安全稳定运行，系统须预留有足够的备用容量，包括负荷备用、事故备用和检修备用。风电由于自身的间歇性和波动性特点，不适合承担系统备用容量，需要其他常规机组留有足够的备用，以应对风电波动性出力，保证风电波动不影响用户的正常需求。 2.3 电网网架约束与送出 我国风能资源分布与电力负荷中心分布不一致，大规模集中开发并外送将成为我国风电的主要利用方式。“三北”地区是我国最大的成片风能资源丰富带，具备基地式、大规模开发的条件，适合建设百万kW级、千万kW级的大型风电基地。受当地电力需求水平、电网规模等因素的制约，就地消纳风电的能力十分有限，需要同步加强跨省跨区的电网互联，扩大风电的消纳范围和规模。 2.4 负荷水平 近年来，受经济增速放缓影响，全社会用电量和电网负荷增长缓慢，尤其在风电富集地区，负荷增长速度明显落后于风电的增长速度，加之常规电源的开发，挤占了风电接纳空间。2013年以来，“三北”地区电网最高用电负荷同比增长在4%以下，远低于风电装机25%的增速，系统调峰难度进一步增加。 2.5 风电出力特性 随着风电的快速增长，其波动性对电网安全稳定运行的影响日益增加。“三北”地区风电最大日内波动幅度占当日最大负荷的比例均超过系统预留的备用容量，系统实时调度运行压力不断增大。同时，风电的反调峰特性使得部分电网等效负荷峰谷差率大幅升高，进一步增加了调峰压力。 3 案例分析 我们利用算例量化的办法来对风电供热提高风电消纳能力的潜力进行评估。为了确保仿真风电数据能够尽量的体现出风电的典型特征。我们选取若干个地理位置分散且季节特性较为类似的风电场。风电的总装机容量为399.7MW。取供暖的时间为当年的10月15日至次年的4月15日，总共183天。选取风电低谷限电时段为当日的22：00——次日的05：00。电热锅炉在低谷的时段内制热供暖，并同时为其他时段供暖进行蓄热，低谷时段之外，电锅炉停止运行。 3.1 风电运行特性分析 供暖其低谷时段内，风电的出力特性主要用于对风电供热电量和电热锅炉规模进行测算。因此选取风电数据的供暖其低谷限电时段出力特性来作为分析的依据。同时利用经验分布函数，来对风电出力分布的概率密度分布情况进行拟合。经验分布函数不会对模型的概率分布函数形式进行任何的假设，而是基于历史值的基础上，经过计算得到变量的概率分布模型。因为风电的功率的影响因素较多，目前也没有一种特定的分布形式能够对其进行准确的描述。因此这里仅仅利用经验分布模型来对风电功率的概率分布进行构建。 3.2 根据供热需求计算低谷风电供热电量的提高风电 消纳能力测算 该方案主要基于供热负荷需求的前提条件，利用给定的 （下转第 172 页）