基于调峰约束的风电接纳能力分析

风电接入配电网消纳能力分析研究摘要：随着“十三五”时期国家对于新能源目标的积极推进，风力发电已经成为新能源发电的主要形式，但是风电出力具有随机性和间歇性的特点，并具有明显的反调峰特性。

随着风电大规模接入电网，从而给电网的安全稳定运行带来了新的挑战，准确的掌握电力系统对于风电的消纳能力，有助于科学合理风电场建设规划，更可辅助实际运行的调度决策。

从风电出力特性及负荷变化情况出发，分析了接入电网的风电消纳能力，并提出了简单计算风电消纳能力的计算原理，给出了电网消纳风电能力的建议。

关键字：风力发电；消纳能力；分析方法0.引言电力系统的风电消纳能力和电网的构架、负荷特性、风机出力特性、电网运行方式等因素密切相关。

预计到“十三五”末期我国的风电装机总量将达到1.5亿kW，未来我国风电将呈现大规模发展态势，风电消纳已成为社会普遍关注的焦点和电网调度运行迫切需要解决的重大问题。

根据湖州安吉电网网架结构与负荷发展现状，集中接纳较大规模的风电装机存在一些困难，本文通过对风能资源分布及相对位置，结合电网规划、风电规划，按照少量风电就近分散接入，大量风电集中送出，分级平衡消纳的原则，提出多种输出方案，并在一定的网架建设方案下，讨论了风电可接入电网的装机容量及对相应网架方案的安全性和适应性进行分析。

本文在总结吉安风电发展基本特点的基础上，分析了影响风电消纳的关键因素，并结合不同发电企业风电项目并网，提出了促进风电有效消纳的措施和建议。

1.研究思路及方法1.1研究思路中国风资源主要分布在“三北”地区以及江苏省、浙江省等东南沿海地区。

与国外风电多为分散式、小容量开发、接入中低电压等级、就地消纳的特点不同，大规模集中开发、中高压接入、远距离输送是中国风电的主要开发模式。

据统计，2015年底，我国已规划的7个千万千瓦级大型风电基地，装机容量达到145.1GＷ。

从风电分布地域来看，风能资源地理分布与电力负荷不匹配是风电发展的一大瓶颈，因此解决风电接纳问题的关键要素之一是电力外送及本地消纳。

对于含风电场的电力系统而言，在以下两种运行方式下风电场的并网运行对系统运行的调峰能力冲击最大，只要在这两种运行方式下能够保证系统稳定，就可以保证系统在其他运行方式下也能稳定运行。

11）系统负荷最大在这种情况下，系统热备用较少如果在很短的时间内风速由额定值减小至零风速，则风电场的有功功率会在短时间内由最大输出功率降为零；如果此时热备用发电容量较少，有功缺额将使电网调峰困难。

2）系统负荷最小在这种情况下，风速如果在很短时间内由零风速增至额定风速，风电场的有功功率将会在短时间内由零增加到最大输出功率，其反调峰特性将对系统的调峰产生较大影响。

备用容量包括：负荷备用容量为最大发电负荷的2%--5% ，低值适用于大系统，高值适用于小系统（根据陕西调度运行方式一般取经验值3% ）事故备用容量为最大发电负荷的左右，但不小于系统1台最大机组的容量。

备用容量知识：一、作用及分类电力系统之所以需要备用容量，主要是由于电力工业生产的特点和用户用电的不均衡性所决定的。

电能的生产，输送和消费几乎同时进行，电能又不能大量储存，而用户的用电又具有随机性和不均衡性特点，因此，为了保证电力系统安全，可靠，连续地发供电，则必须设置足够的备用容量。

装机容量必须大于最大负荷的要求，两者的差额称为备用容量。

用途：(1) 负荷备用。

具体又分周波备用和负载备用，用于满足电力系统由于负荷突然变动的调频需要，以保证系统的正常周波的周波备用；用于补偿一些预计不到的负荷需求的负载备用。

(2) 检修备用。

为保证电力系统正常设备的运行效率和提高设备的使用寿命，设置检修备用是必不可少的。

检修备用是用于满足设备定期计划检修的容量设置。

(3) 事故备用。

用于替代发生事故的机组出力，承担系统的事故负荷备用。

事故备用是保证系统稳定和保证系统重要用户供电可靠性的需要。

按状态：(1) 热备用。

又称旋转备用，指运转中的机组可发最大功率与最大负荷的差额，其表现为部分机组空载或欠载运行的容量之和。

一种基于调峰平衡的风光综合消纳分析方法张晋芳，栗楠，刘俊，弭辙，元博(国网能源研究院有限公司，北京　102209)摘　要：风光协同发展成为中国新能源发展当前及未来需要重点关注的内容之一。

以系统调峰平衡分析为基础，结合风电和光电出力特性统计特征，提出了一种风光综合消纳分析方法。

该方法通过典型日负荷晚高峰时段系统电力平衡确定风电装机，再通过负荷午高峰时段系统电力平衡确定太阳能发电装机，有效地解决了传统调峰平衡方法通过调峰盈余来确定风光装机组合时面临的不确定性问题。

最后仿真算例验证了所提方法的有效性。

关键词：调峰平衡；风电；太阳能发电；消纳中图分类号：TM715 文献标志码：A DOI ：10.11930/j.issn.1004-9649.2017060040 引言2017年，中国风电、太阳能发电累计装机容量分别达到16 367万、13 025万kW ，风电装机容量连续6年世界第一，光伏装机容量连续3年占据全球首位[1-2]。

在中国新能源发展取得“量”上绝对优势的同时，新能源发展的“质”并不尽如人意，特别是愈演愈烈的弃风、弃光问题，使得新能源消纳问题成为社会广泛关注的焦点[2-3]。

国内外学者在风电消纳方面做了大量工作，研究方法基本上包括2种：一种是基于系统平衡的方法，以电力平衡为基础，通过剩余调峰空间来确定风电装机规模[4-10]；一种是基于生产模拟方法，以全周期时序风电出力数据为输入，通过合理弃能比确定风电装机规模[11-17]。

调峰平衡方法物理概念明细、计算流程简便，采用源网荷特性的典型或者统计参数作为输入，对于全额保障新能源接纳规模具有优势，但是在同时考虑风光接纳空间方面存在难题；生产模拟方法充分应用新能源全周期出力数据，能够精确描述在一定弃能水平下系统可接纳的新能源装机规模，但对数据的完备性要求高。

其中，调峰平衡方法的思路是考虑将系统调峰能力的裕度作为系统接纳波动性电源的前提。

风电消纳成为问题时光伏发展规模较小，一般意义上的处理方案是结合风电同时率进行折算得到可支撑装机规模，在太阳能发电规模提升后必须同时考虑风电与太阳能发电消纳，前述方法将面临多种不确定风光规模组合，难以科学准确刻画风光统一消纳问题。

风电消纳关键问题及应对措施分析随着可再生能源的不断发展，风电作为其中重要的组成部分，受到了越来越多的关注和重视。

随着风电装机规模的不断扩大，风电消纳问题也日益凸显出来，成为制约风电发展的关键问题之一。

本文将从风电消纳的关键问题及应对措施进行分析，希望能够为解决这一问题提供一些思路和方法。

一、风电消纳的关键问题1. 电网接纳能力不足风电消纳的一个关键问题就是电网接纳能力不足。

随着风电的装机容量不断增加，部分地区的电网可能无法及时、稳定地接纳风电的并网发电。

这不仅会影响风电的发电效率，也会对电网的稳定运行造成一定的影响。

2. 风电功率波动大受气候和地理环境等因素的影响，风能资源的不稳定性导致了风电的功率波动较大。

这种功率波动会给电网调度和运行带来一定的困难，尤其是在风电装机规模较大的地区。

3. 风电与传统能源协调问题风电与传统能源（如煤电、水电等）之间的协调问题也是风电消纳的一个关键问题。

由于风电的不稳定性，与传统能源的协调运行需要一定的技术手段和成本支持，而这也是一个需要解决的难题。

二、风电消纳的应对措施1. 提高电网接纳能力针对电网接纳能力不足的问题，可以通过升级和改造电网设施、提高输电能力等措施来提高电网对风电的接纳能力。

还可以采用智能化的电网调度设备，实现对风电的灵活、高效调度。

2. 增加风电的储能装置为了应对风电功率波动大的问题，可以增加风电的储能装置，如风能储氢、风能储热等技术手段，以便在风电发电波动较大时进行能量的调峰和调峰，提高风电的发电稳定性。

3. 加强风电与传统能源的协调运行针对风电与传统能源的协调问题，可以通过建立风电与传统能源的协调发电机组、优化供需侧动态平衡等技术手段来加强风电与传统能源的协调运行，提高电网的运行稳定性和经济性。

4. 推进风电技术创新为了解决风电消纳的关键问题，还可以推进风电技术的创新，如提高风电发电效率、降低风电成本、提高风电与电网的适应性等方面进行技术研究和创新，从而进一步解决风电消纳的关键问题。

陕西电网调峰能力及可接纳新能源能力研究赵娟;王雷;吴磊【摘要】首先在总结陕西电网负荷特性、风电和光伏出力特性基础上，通过研究陕西电网后夜、中午时段调峰能力，采用两种原则确定可接纳的风电、光伏装机规模。

进一步将历史风电、光伏全年8760 h特性与负荷8760 h特性相结合，对2020年陕西新能源装机容量下电网接纳新能源电量、新能源弃电量进行计算，全面反映水平年风电、光伏消纳情况。

结果表明，陕西电网基本可接纳风电、光伏各500万kW规划装机容量。

利用该方法，对陕西电网与周边电网联络调峰能力及弃电量进行敏感性分析，表明联络线冬、夏季应采用不同的调峰运行方式。

%With a basic analysis of load characteristics of Shanxi power grid and its wind and photovoltaic output characteristics, the peak regulation capacity of Shanxi power grid was calculated at both 4∶00 to 5∶00am and noon, based on two methods used to obtain the consumptive ability of wind and photovoltaic power within the grid. Fur⁃thermore, by combining the 8760⁃hour load characteristics with those of existing wind and photovoltaic output, the quantity of both consumptive andnon⁃consumptive wind and photovoltaic electricity was calculated by the planned amount of wind and photovoltaic power units, which fully reflects the consumptive condition of wind and photovolta⁃ic power in planning years. With the above methods, the impact of interconnected power grid on peak regulation ca⁃pacity of Shanxi power grid was analyzed. The result shows that the consumptive capacity of wind and photovoltaic power in Shanxi power grid can be approximately as much as 5 000 MWrespectively. And it indicates that different modes of peak regulation should be applied to interconnected power grid in summer and winter.【期刊名称】《电力科学与工程》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】6页(P24-29)【关键词】风电;光伏;调峰能力;接纳规模;新能源弃电量【作者】赵娟;王雷;吴磊【作者单位】西北电力设计院有限公司系统规划部，陕西西安 710075;西北电力设计院有限公司系统规划部，陕西西安 710075;西北电力设计院有限公司系统规划部，陕西西安 710075【正文语种】中文【中图分类】TM71陕西电网位于西北电网最东部，与西北主网以四回750 kV和四回330 kV线路联络。

风电消纳关键问题及应对措施分析一、风电消纳的关键问题1. 限制供电能力：风电发电受制于天气条件和地理环境，不像传统的火力发电能够按需调节发电量。

当风电发电量超过电网负荷时，电网需承受过载风险；当风电发电量低于电网负荷时，可能出现供电不足的情况。

这就限制了风电在电网中的供电能力。

2. 电网接纳能力不足：随着风电装机容量的不断增加，尤其是在大规模风电场的接入，电网的接纳能力受到了挑战。

电网的输电线路和变电设备可能难以承受风电并网所带来的冲击，导致电网的稳定性受到威胁。

3. 电网调度问题：风电发电的不确定性导致了电网调度的困难。

风电场与电网之间的协调配合受到影响，无法按照传统的电力调度方式进行运营，加大了电网的调度难度。

4. 风电波动性：风速和风向的变化会导致风电出力的波动性。

瞬时的风速变化会引起风电出力的急剧变化，给电网的平衡和稳定性带来挑战。

二、应对措施分析1. 提高风电发电预测精度：通过加强风电发电的预测技术，提高风速、风向等气象数据的准确性，进一步提高风电发电的预测精度。

可以利用先进的气象雷达、风机传感器等设备，实时监测风场的气象变化，准确预测风电出力，以便对电网进行合理调度。

2. 加强电网建设和升级：对电网的输电线路和变电设备进行升级改造，提高其承载能力和稳定性。

加大对风电场接入电网的支持力度，为其提供充足的输电通道，提高电网的接纳能力。

3. 推动风电与储能技术的结合：将风电与储能技术相结合，通过储能设备实现对风电出力的调峰和调频，平稳供电。

储能系统可以在风电出力波动较大的时候进行能量储存，之后在电网需求高峰期释放能量，提高风电的利用率，并提供灵活的调度能力。

4. 投入智能电网技术：引入智能电网技术，实现对电网的智能化管理和控制。

通过智能化设备实时监测和调控风电出力，实现对电网的动态调整，提升电网的稳定性和可靠性。

5. 加强风电与其他清洁能源的协同发展：与太阳能、水能等清洁能源进行协同发展，实现清洁能源之间的互补和支持。