考虑新能源接入的电力多目标优化调度

杨坤

摘  要：随着社会经济与科学技术的飞速发展，生态环境污染日益加剧，人们对环境保护的重视程度不断提高，并且不可再生能源锐减，而新能源极具优势，既可再生又无污染，因此得到大力发展与应用。通过新能源促进发电技术更大发展，同时也带给电力调度全新挑战。在该文中，探究了新能源接入的电力多目标优化调度。

关键词：新能源;接入;电力;多目标;优化调度

中图分类号：TK89             文献标志码：A

0 引言

在国民经济迅猛发展的过程中，生活与工业用电呈现持续上涨趋势，逐步显现用电需求和电力供应两者的矛盾。长期以来应用的供电模式将火力发电作为主体，因为近些年煤炭资源越来越少，并且日益加重因煤炭燃烧而导致的环境污染，所以目前正逐步向复合模式发展。多样性已成为电力来源的重要特征，尽可能减少火力发电，全面发展各项新能源，主要包括水电、太阳能与风电等，希望以此改善电力供应现状。

1 新能源发电技术

1.1 风力发电

风能所指的是因气压差异刺激大气活动而发散出动能。就风力发电而言，决定其可行性的因素有2项，一是风能密度，二是可利用风能年累计小时数。较强随机性以及间歇性是风能的突出特征。主要有2个方面的原因：其一，自然环境条件对风能有决定性。具体而言包括地貌环境、大气温度以及大气压力，三者均会产生较大影响;其二，风况具有不确定性，时有时无，风速往往处于动态变化之中，陆地通常白天风速大，最大时间点为正午2点，夜间风速小，最小时间点为凌晨6点，海洋水体温度在夜间超过大气温度，由此导致大气层热稳定性变化增大，而正午2点海洋风速达到最小值，在凌晨6点风速最大。

随机性与间歇性决定了风能作为一种电能来源具有较高的不确定性，且调控难度大。当下，通过风机切入和切出速度的设定和控制实现对风电的调度。在风机切入速度小于风速时，自动装置会在电网中接入风机。在风机切出速度与风速一致时，为了防止損坏风电机组及电网，将暂停发电。

1.2 太阳能发电

在太阳能内部，核聚变持续发生，散发光和热，极大能量向外释放，到达地球之后的太阳辐射便为太阳能。通过研究相关数据发现，太阳还有51亿年的寿命，在人类的认知中太阳能作为一种环保能源永不枯竭。其强度有3项决定因素，一是强度，而是日照量，三是日照时间。当前该能源的发电方式主要有2种，第一种是通过利用太阳能所产生的热能达到发电的目的，具有较低效率;第二种是光伏发电，利用光电反应，直接实现光能向电能的转化。其中，光伏发电目前的利用率较高，可以说太阳能发电具有广阔前景，但投资成本及转换效率等因素决定了该能源现在往往以小规模存在。

2 新能源作为发电来源带给电力调度的问题

2.1 组成形式的问题

在我国，近些年新能源装机以及发电量呈现逐年大幅上涨趋势，对能源结构调整产生巨大影响。就风力发电与太阳能发电而言，其具有较为成熟的技术，并且已经实现规模化开发及商业化应用，在所有种类的新能源中，风能和太阳能遥遥领先。对比其他国家，我国的风电规模与光伏发电增长速度都位居榜首，光伏发电和并网发电装机容量现已超过一亿千万。不过，生物质能和海洋能等新能源的存在形式通常为分散式，开发及应用均浅尝辄止，主要原因是缺乏经济效益、地理分布影响及发电技术水平有待提高等。

2.2 对调度性不利

新能源发电特征鲜明，主要包括波动性及间歇性等，在将其并进电网之后，势必影响原来电网的稳定性及安全性等，此时应该有效协同配合。例如风能发电，因为风力时有时无，无法有效管控，在电网中并入风电机组之后，因为丧失或改变时段性功率，一定会对电力实时平衡造成严重影响，从而导致电网运行的稳定性及安全性得不到有效保障。

自然条件同样会对新能源发电产生巨大影响，导致其难以预测和调控。不过，各类发电方式受到影响的程度有高有低。虽然自然条件会对地热能产生影响，不过一般它在较长时间中可以确保稳定性的能量来源。再者，因为热值不稳定会导致生物质能发电存在稳定性与经济性等问题，而自然条件对其影响较小，可以比较容易的实施调控。对于风能发电与太阳能发电，自然条件对其影响最大，目前新能源发电在并入电网后，可控性是其不稳定性的主要影响因素。

总而言之，因为新能源接入电网，且规模较大，在运行与生产方面带来重大挑战，所以亟需以大规模新能源并网为对象，探究其电力调度，统筹所有发电能源，实现功率供给和需求的实时动态平衡，达到安全运行要求，进而科学高效地应用新能源。

3 新能源接入的电力多目标优化调度

3.1 构建多目标优化调度模型

在综合考虑各种影响因素的基础上，通过各类约束条件下数学建模，构建起多目标优化调度模型，做好其可行性的计算验证工作，由此在方法方面为调度方案的系统制定提供有效指导。

3.2 短期电力调度

针对传统电力调度来讲，其电力来源比较稳定，并且容易控制，主要为以负荷为基础的可预测性，此外常规电源也具有较强确定性，由此制定电力优化调度方案。在电网中接入强间歇性与难以调控的新能源，在较大程度上降低了电网稳定性，使其处于实时动态变化中，增大发电功率预测难度。要确保电力稳定，需要积极处理电力调度不确定因素，即预留相应旋转备用，减小引发系统备用缺乏与负荷丧失风险的概率。该调度方式将直接影响常规机组，导致其运行长时间处于低效状态，严重浪费资源，新能源应用效益有所降低，对运行成本的节约非常不利。

3.3 建设备用电源，利用储能设备，改善电源结构布局

在新能源接入电网之后，要确保电力平衡，需要在电力系统中适当加大调峰容量。在调峰能力较强且稳定性较高的备用电源建设过程中，当新能源处于不稳定期时，需尽快完成调峰。与此同时，部分储能设备在开发及应用方面具有较强实用性，对此应在新能源电力过剩时进行电能存储，当功率丧失并且用电负荷达到高峰时，将其作为备用电源。对于新能源接入电网之后所产生的不确定性，该调度方式可以有效避免风险，不过在短时间中仍旧难以应用，并且投资成本过高。

3.4 构建智能化管理系统，建立市场机制，引进高效需求侧响应

近年来，智能化电网不断地发展，随之带来大规模集中或分散新能源电源群体。同时也出现了众多具有可调度性的负荷群体。在电网调度方案中将其引入，能够使个体单元和区域电网所存在的矛盾得到有效协调。在国外，为确保新能源接入电网之后的电力平衡，主要应用侧响应机制。全面、高效应用具有较强间歇性的能源，从整体上提高供电应变能力及其可靠性。

4 结语

综上所述，新能源接入电网后，严重影响电能质量、电压调整以及电力稳定性与安全性等。而新能源接入电力多目标优化调度发挥着不容小觑的作用，可以先整合能源结构后再利用，使各项常规能源的调峰能力达到最大值，通过多种先进手段的应用有效控制风电场，拓展跨区电力交易规模，进而实现减少电力成本、绿色环保以及可持续发展的目的。

参考文献

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