新能源多目标优化电网调度模式研究

周美英

摘 要：伴随着保护生态环境理念的不断深入，人们越来越重视新能源的开发和利用，新能源相比于传统能源来说，具有可再生性、无环境污染性等优势，在很多行业都获得了广泛的应用。然而，新能源的引进和使用在促进发电技术发展的同时，也使电网调度面临着巨大的挑战，本篇文章就是针对新能源多目标优化电网调度模式进行了探究。

关键词：电网；调度模式；新能源；多目标

中图分类号： TM7 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）12-183-2

0 引言

在社会经济发展步伐不断加快的形势下，生活用电和工业用电的需求剧增，催生了用电需求和电力供应之间的矛盾。我国目前主要采取火力发电进行供电，但由于煤炭资源属于不可再生能源，大量的煤炭被开发和使用，资源越来越紧张，而且其燃烧产生的氮氧化物直接影响了空气质量，因此电力供应方式也逐渐从传统的模式转变为复合模式。由于电力来源较广，因此可以减少火力发电的比重，借助水力、风力、太阳能等新型能源来替换不可再生能源，改善当前的电力供给状况。

1 新能源发电技术及其特点的简析

与煤炭、石油、天然气等传统能源相比，新能源在发电技术的开发和运用使得非常规能源进入了一个新的时代。

1.1 风力发电技术

风主要是由于地球表面气压差异而形成的，其活动所产生的动能便是风能，风力发电主要由风能密度和累计小时数所决定的。因为风能具有随机性和间歇性，让风能成为了不确定的来源，使得电网调度难以进行控制和调控。而当前电网调度主要是对设定风机切入速度和切出速度进行控制，从而减少对风电机组和电网的损坏。

1.2 太阳能发电技术

太阳内部在不断地进行着核聚变，大量的能源达到地球后所产生的太阳辐射便是太阳能。由于太阳的寿命还有五十多亿年，因此太阳能在一定程度上来说是取之不尽的环保能源，而太阳能主要受到日照强度、日照量还有日照时间影响。光伏发电是经过光电反应，把光能直接转化为电能的技术，这种发电技术的发展前景是极好的，但是由于其转换的效率、运行的成本以及自然因素等影响，其还未广泛运用。

1.3 生物质能发电技术

这种能源是通过化学能的方式储存于生物质中，生物质能直接或者间接来源于植物体内的光合作用，其所含的硫元素远远低于煤炭，而氢和氧元素则高于煤炭，这样有利于化学成分的燃烧。而且其燃烧后所产生的气体主要是二氧化碳，能够被植物利用和吸收，从而大大减少了污染物的排放，实际上借助生物质分解或者代谢所产生的可燃气体进行发电已经有了应用，例如沼气发电和炉煤气等。

1.4 其他能源发电技术

比如地热发电和海洋发电等虽然在实际中的应用比较少，但是却具有很好的发展前景。地热能是因为地球内部放射性同位素进行热核反应从而产生的热能，一般是通过熔岩把热能释放出来，将其抽取后用于发电。例如对于地热能发电，当前就在研究干蒸汽发电与扩容蒸汽发电的联合技术，从而获得更高的热效率。而海洋能发电则是来自于星球引力太阳辐射的能量，但是由于各种条件的限制，目前只是对于潮汐能的应用有了更深入的探究。

2 新能源在电网调度中存在的问题

2.1 新能源开发利用失衡

近些年来，我国的新能源装机不断增加，其发电量也在不断增长，对于我国能源结构的调整有着极大的促进作用。其中风力发电和太阳能发电所占的比重最多，其应用技术越加成熟，趋于规模化和商业化，发展速度位于其他新能源之前。当前，我国的风电规模和光伏发电速度是增长最快的，在“十二五”期间我国风电装机的容量大大增加，发电量逐年增长。然而由于经济效益较低，新能源开发和利用的技术水平不够高，加上新能源的分布较散，使得其他新能源如海洋能、地热能、生物质能等没办法实现集中式的发电，开发利用失衡。

2.2 新能源发电不利于电网的调度性

由于新能源具有间歇性、变动性等特点，若是将其和电网结合，那么就需要对原先的电网进行改造和调整，这在一定程度上影响电网的稳定性和安全性。而且有些新能源不够稳定，会出现时段性的功率变动。例如风能发电，其风力是难以稳定的，甚至是无法控制的，在风电机并入电网之后，这种不稳定性会直接影响电力平衡，从而对电网的安全稳定运行造成了不利的影响。

另外，新能源的发电状况与自然条件有着密切的关系，这就造成了新能源难测、难控、难调度等不足，不同的发电手段所产生的影响是不同的。比如，地热能虽然也会受自然环境变化的影响，但是在相当长的时间里，地热田是可以确保能源来源的稳定性的。又比如生物质能热值的稳定性是比较低的，会造成发电过程中连续控制性差、经济性低等问题，但是生物质能受自然环境的影响是比较小的，因此在控制和调度方面则较好。前面提到的风能和太阳能是受到自然环境影响最大的两种发电方式，其中可控性已经成为影响新能源并入电网后产生不稳定性的重要因素。

总之，新能源的不断入网，对于电网调度的正常运行和生产活动产生了一定的影响，这就需要针对新能源电网调度模式进行分析和研究，对各种发电新能源进行统筹兼顾，从而实现全网功率供给和需求之间的平衡，真正地达到安全运行的标准，从而保证新能源的有效开发与利用。

3 新能源多目标优化电网调度模式分析

根据电网调度生产周期内各个时间段负荷的变化情况，合理地安排和投入运行的机组，从而保证符合在机组之间的合理分配，实现最佳的稳定性和安全性，提高经济效益，这是电网调度的重要内容。因此电网调度方法的科学有效直接对电网的稳定安全产生了影响，必须引起我们的重视。

3.1 构建新能源多目标优化电网调度模式

如何才能构建多目标优化电网调度模式呢？首先，综合考虑各种影响因素，设定多种约束条件来进行数学建模，从而构建新能源多目标优化电网调度模型，其次就是要借助算例来验证是否可行、合理，从而为之后系统化设计电网调度策略提供更加有效、科学的手段。

3.2 当前采取短期的电网调度

由于传统的电网调度其电力来源具有较强的可控性和稳定性，而且符合也是可预测的，并且可以根据常规电源的确定性来进行电网调度优化方案的设计。新能源大规模地并入电网中给电网带来了不稳定性和不可控性，使得电网在持续性地发生变动，不利于对发电功率的预测。因此为了确保电网的稳定和可控，对于那些不确定因素，应当预留部分的旋转备用，从而把新能源发电的实际发电量和预测值之间进行弥补，从而减少由于系统的失负荷和备用不够所带来的风险。不过这种短期的电网调度会使整个机组运行效率大大降低，进而使资源浪费，削减了新能源带来的经济效益和社会效益，甚至增加了运行成本。

3.3 开发利用电源与设备，整合电源结构分布

为了确保新能源在并入电网之后的平衡，可以适当地增加系统的调峰容量。构建调峰能力强的备用电源，使得新能源在运行过程中出现不稳定时，能够迅速、及时地调峰。并且开发和利用具有强实用性的能源储备设备，能够在新能源发电剩余电能时，将其储备起来，若用电负荷较高时便可以将储存的电能转变为备用电源。这种调度手段能够极大地降低新能源并入电网之后所出现的风险率，不过这种手段在短时间内还未被应用，投资的成本也较高。

3.4 建设智能化关系系统，合理引入侧响应机制

智能化电网的运用和发展，使得新能源作为群体将大规模地出现在人们的社会生活中。随之而来的，就是一系列可以调度的负荷群体的出现。实际上将智能化电网运用到电网调度设计方案中能够较好地协调个体与区域电网之间的关系。将剩余的电能补给给不足的区域，从而确保了电网稳定。另外还可以引进侧响应机制，把各种间断性的新能源发电进行全面的整合，促使资源的合理使用，能够最大程度地提高供电的应变能力，真正地保证了电网供电的可靠性。

4 结束语

总的来说，随着绿色环保理念的深入贯彻和落实，人们越来越重视资源的有效利用与开发，其中电能是与人们的生活、生产密切相关的，在传统能源逐渐减少的现状下，人们开始寻求新能源的运用。新能源并入电网之后，会对电网的稳定性和安全性等造成影响。而多目标优化电网调度模式能够促使各种能源进行重新整合，从而保证了能源结构的合理性和科学性，极大地提高了能源调度的能力。使用先进的手段和技术来管理和控制风电场出力，扩大电网调峰电力交易的范围和规模，实现新能源的生态环保与可持续，减少新能源给电网调度带来的不利影响，并且降低运行成本，真正地做到多目标优化电网调度。

参 考 文 献

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