基于光伏发电接入的电源电网协调规划探讨

黄承霞，梁志强，朱　金，王　荣（国网安徽省电力公司潜山县供电公司，安徽 潜山 246300）



基于光伏发电接入的电源电网协调规划探讨

黄承霞，梁志强，朱金，王荣（国网安徽省电力公司潜山县供电公司，安徽 潜山 246300）

光伏电源作为可再生能源的一种，其有效利用得到了社会各界的广泛关注。随着光伏电源应用的日渐广泛，其可靠性、高效性等优势愈加显著，它在电力系统中扮演着重要的角色，为了充分发挥光伏电源的作用，本文探讨了基于光伏发电接入的电源电网协调规划，分析了光伏发电接入电源电网的特点及问题，并重点阐述了其规划的模型，旨在指导光伏发电接入的可控性、有序性与安全性。

光伏；接入；电网；规划

引言

随着社会经济的快速发展，资源紧缺的问题得到了各国的普遍关注，为了满足生产与生活的需求，可再生能源开发及利用得到了迅猛的发展。光伏电源属于可再生能源的一种，其具有波动性与间歇性，在接入电网后会使功率发生波动。为了保证光伏发电接入的高效性、安全性与稳定性，应对电源电网进行系统的、科学的协调规划，在此基础上，光伏电源的作用才能够得到充分的发挥，进而并网的效益才能够更加显著。

1　光伏发电接入电源电网的概况

1.1特点

光伏电源是典型的清洁、可再生能源，但光伏发电受诸多因素的影响，如：地理位置、规模大小、天气变化及环境状况等，其输出功率具有明显的波动性、随机性与间歇性，此特点直接影响着光伏发电接入，在电源电网协调规划过程中受不确定因素的影响，增加了电网协调规划的难度，为了充分利用光伏电源，应关注其接入的特点，并考虑其中可能出现的问题。

光伏发电系统是由以下设备构成的，分别为太阳能电池方阵、蓄电池、控制器、直流配电箱、逆变器与交流配电箱等，如图1所示。

1.2问题

对于传统电源结构而言，占据主导地位的为化石能源发电，此时的电源具有可调度性，其协调规划主要是为了促进电能集中生产、集中调度、合理配置等。而光伏电源作为开再生能源，其自身具有波动性、随机性、间隙性等，使光伏发电接入会造成电网功率波动。随着光伏发电接入规模的扩大，它直接影响着电网功率的平衡，降低了供电的稳定性与可靠性。同时，光伏发电接入增加了电网协调规划的复杂性。为了维持功率平衡，控制接入成本，保证协调规划的科学性与合理性，应评估光伏的功率波动特性，利用评估体系，为电网协调规划提供可靠的保障，应转变电网规划及运行调度的方式，使其适应新的能源结构，充分发挥不同能源的作用，抑制电网功率波动［1］。

同时，光伏发电接入过程中，应考虑其接入的形式，具体形式分为两种：①集中式；②分散式，如图2～3所示。

图1　光伏发电系统构成图

2　光伏发电接入的电源电网协调规划研究

2.1研究概述

图2　光伏发电系统集中式并网

图3　光伏发电系统分散式并网

随着我国电网建设的快速发展，电力资源的配置更加合理，为了满足跨区域配置的需求，并充分发挥开再生能源的作用，应对影响电源电网协调规划的各个因素进行全方位的考虑。新时期，电源电网协调规划面对诸多不确定的因素，增加了协调规划的复杂性，为了适应光伏发电接入的需求，应优化电源电网规划方案，利用规划协调模型，指导光伏发电接入工作有序开展。

关于电源电网协调规划问题，国内外诸多学者均给予了高度的关注，其作为研究热点，通过研究与实践，提出了三个基本思路：①在电源方面，协调规划过程中应注重电网扩容的影响；②在电网方面，协调规划过程中应分析其中存在的主要矛盾，并结合电源规划中的不确定因素；③在多目标方面，的协调规划模型包括电源、电网两个子目标，通过对其中各因子的设计，进而达到协调规划的目标。

根据相关文献报道可知，关于可再生能源发电接入的电源电网协调规划模型有：基于输电线路容量约束的发电规划模型，在电力市场环境下，构建了兼顾市场、计划的电源规划模型；利用发电容量适应性指标，构建了多目标输电网规划模型；考虑经济性、环保性及可靠性等因素，构建了多目标风能发电接入的电源电网规划模型；结合传统规划模型、可再生能源随机性规划模型及机会约束规划模型等，提出了多种电网规划模型。

本文在研究过程中，考虑了光伏发电接入的具体情况，结合了我国社会经济发展的实际需求，在协调规划模型中关注了电源规划问题、电网规划问题，并为其提供了不同的处理对策，进而有效解决了光伏发电接入的随机性、波动性、间隙性等问题，同时保证了电源电网规划的合理性、经济性与安全性。

2.2规划模型

对于光伏发电接入来说，其波动性、随机性与间隙性等特点均十分明显，在实际运行过程中，极易造成功率波动，为了保证运行的安全性、稳定性与可靠性，对系统的调度能力有着较高的要求。因此，在协调规划过程中，应关注电源规划的相关问题，为调节机组提供不同的方案；同时，要结合光伏电场的并网问题，在电网规划过程中，应注重光伏的不确定性，为此提供随机规划模型；最后，构建光伏发电接入的电源电网协调规划模型，在此基础上，此模型才能够具有高效性与最优化特点。

2.2.1光伏发电接入的电源规划

光伏发电接入前，电网调峰调频的主要任务便是应对系统负荷的波动问题，但在光伏发电接入规模日渐扩大的背景下，对电网的调峰、调频能力有着更高的要求，一旦并网光伏发电过多，超出电网的调峰极限，在此情况下，电网便会出现失衡的现象，严重情况下，会出现频率越限，甚至会造成电网解列。

光伏发电接入过程中，应由常规电源为其提供补偿，即：为电源规划提供适合的调节机组，以此保证电网的平衡，使其供电更加可靠与安全。此时，关光伏发电的补偿调节，实现了对负荷波动的跟踪，即：光伏发电“调峰”。

本文提供的调节机组，其作为光伏发电的互补系统，跟踪与改变光伏发电出力情况，以此保证系统的有功平衡。它具备较强的爬坡能力，适应了光伏发电出力的变化需求。同时，根据光伏发电对电网负荷的影响与系统的调峰能力，将光伏发电作为负的负荷，此后，利用系统负荷曲线减去光伏发电出力曲线，进而获得了系统负荷曲线。通过对此曲线的分析可知波动规律及相关的数据，并且利用发电机组的处理数据、爬坡能力等，进而明确了调节机组的配置方案［2］。

在明确调节机组容量及其爬坡能力的前提下，要选择适合的调节机组类型。通常情况下，调节借组配置电源可以为蓄电池、火电机组、水电机组及燃气轮机组等。目前，蓄电池技术尚不成熟，其成本偏高，容量较小，未能满足光伏发电的需求；火电机组技术较为成熟、具有一定的可靠性、灵活性，但其未能满足环保要求，并受限于调节速度；水电机组具有较快的速度、较低的成本，并且对环境的污染相对较小。对于不同的调节机组配置电源来说，均存在优点与不足，在实际选择过程中，应结合实际情况与具体需求。

2.2.2光伏发电接入的电网规划

在电源规划后，应与电网线路进行有机的结合，通过协调规划，保证调节机组的最佳接入，促进电网线路信息的充分利用。同时，协调规划过程中应考虑经济因素，此时的成本是由建设成本、运行维护成本构成的，前者具体为调节借组建设成本、线路建设成本，后者具体为运行成本、维护成本，其具有固定性［3］。

3总结

综上所述，随着可再生能源应用的日渐广泛，光伏电源的重要性日渐显著，为了充分发挥其作用，光伏发电接入的电源电网协调规划得到了普遍关注，应明确光伏发电接入电源电网的特点及问题，并掌握二者协调规划的模型，在此基础上，光伏电源并网才能够具有稳定、可靠性与高效性。

［1］高赐威，吴天婴，何 叶，等.考虑风电接入的电源电网协调规划［J］.电力系统自动化，2012，22：30～35.

［2］吕春泉，田 廓，魏 阳.考虑可再生能源并网的多阶段电源与电网协调规划模型［J］.华东电力，2013，09：1814～1820.

［3］吴万禄，韦 钢，谢丽蓉，等.含分布式电源与充电站的配电网协调规划［J］.电力系统保护与控制，2014，15：65～73.

2016-3-12

TM715

A

2095-2066（2016）09-0058-02