新能源电力接入对电网规划的影响及思考

陈晓婷 熊靖

国网益阳供电公司 湖南 益阳 413000

引言

当前，伴随着国内经济水平的提高，我国对于能源的需求量随之持续加大，而在能源利用上，自始至终存在的化石能源枯竭、能源利用率不高、能源开采过度与浪费严重等发展乱象，会进一步造成严重的环境及发展难题，从而在很大程度上妨碍了社会经济的健康可持续发展。鉴于此，对于电力系统来讲，各类新能源的研究与应用便拥有了更为重大的现实意义，而这也将成为今后一段时间内我国电力系统发展的必然趋势。

1 新能源的基本概述及新能源电力发展现状阐述

1.1 新能源的有关概述

像水电、天然气、石油和煤炭等技术方面早已成型，同时也早就获得广泛运用的诸多能源均为常规能源类型。而所谓的新能源，也被叫作“非常规能源”，其具体是指现阶段仍旧处于探索研发及初步应用和推广阶段的能源种类，比方说：生物质能、海洋能源、风能、地热、核聚变能等等。考虑当前各类新能源技术发展水平，电力系统、电网规划当中最主要的发电形式即为风电与太阳能。

现阶段，新能源电力的主要特征如下：第一，新能源中的太阳能发电及风电二者均不具备良好的可持续性与稳定性，由于它们存在较大的波动性，因此无法被当作长期使用的发电输出源。另外，风电需要按照风速的实际强度来不断做出调整，不容易保持其长期稳定性；第二，新能源电力中的太阳能发电与风电二者，前者属于反调峰特征，后者则是正调峰特性，换言之就是说太阳能发电白天的输出量远远超过晚上，风力发电恰恰与其相反。总之，在当前实际接入和运用新能源电力的环节中，相关系统及人员应当充分掌握其特性，进而为更有效的电网规划提供有力保障，更有效地增强新能源电力的利用率。

1.2 新能源电力发展剖析

作为最近几年逐渐崛起的新型供电模式，新能源电力在诸多领域范围内都获得了更为广泛的运用，以下具体就益阳地区新能源电力发展的基本状况展开分析。

益阳地区年太阳总辐射在3700～4500MJ/m2之间，年均日照1348～1772h。各县区资源均处于“丰富”等级，东北部洞庭湖区年总辐射较高。风能资源较优区域主要集中在西部安化、桃江部分区域及东北部洞庭湖区，地区年平均风速在5m/s至8.5m/s之间。根据《湖南省发展和改革委员会关于全省“十四五”风电、集中式光伏发电项目开发建设有关事项的通知》，益阳市“十四五”风电、集中式光伏项目44个，总装机455.4万kW[1]。风电方面。获批项目15个，装机115.4万kW。集中式光伏方面。获批项目29个，装机340万kW。同时，益阳地区的灵活调节资源开发潜力较大，虽暂无电池储能电站。但“十四五”期间预计将建设集中式储能电站11座，总容量110万kW/220万kW时。另外，安化抽蓄项目已开工建设，装机240万kW。鉴于此，风能、太阳能发电资源将是益阳地区发展规模最大、速度最快的新能源。

益阳市负荷曲线呈“W”形状，全年存在夏冬两个高峰，最高负荷出现在夏季。2022年，益阳地区统调负荷达到221万kW，降温负荷占地区最大负荷比重50%～60%，负荷季节性特性明显。考虑益阳地形地貌呈北水南山特点，湖区的泄洪区面积大，山地植被覆盖率高，适合集中连片开发的资源稀缺。风电及光伏开发均需兼顾每年有限的用林、用地等指标，要素保障能力不足，同时，近期国家收紧了水面开发的管控措施，水面光伏开发难度加大。综合考虑以上项目开发的要素供给不足等影响，益阳地区风能、太阳能发电新能源仍然存在一定的不确定性。

2 新能源电力接入对电网规划产生的具体影响研究

众所周知，新能源发电设备难免会存在必然的直流分量以及谐波现象，假如谐波和直流分量流进到电力系统当中后，则势必会导致电网电压出现不正常的情况，进一步对电能品质造成不利影响，与此同时还会造成电力系统继电保护与自动设备存在一定的偏差，在很大程度上阻碍电力系统的安全稳定运作。当然，新能源电力早晚会替代传统能源，继而演变为人类生存发展的物质基础与前提。具体而言，新能源电力的接入对电网规划存在下列几方面的重要影响：

2.1 对电网潮流及电网调度的影响

在电网规划过程中借助各类新能源拥有诸多种形式，譬如说分布接入模式、集中接入模式以及分散接入模式等等，因为新能源存在一定的波动性和随机性特点，所以会对电网潮流分布模式造成某种意义的影响。除此之外，在电网规划过程中，电压、载流等也同样会对电网潮流拥有严重的影响。还有就是把随机波动、规模大并且呈现分布形式的新能源运用到电网规划当中，同样会令电网潮流注入功率展露出多样化的特点，电网当中的有功分布规律和无功分布规律复杂程度持续加大，如此一来便会对电网损耗的统计与调控等造成巨大压力。

2.2 对电能品质的影响

在电力系统的日常运作环节中，最根本的目的即为向广大电力使用者提供优质的电能，具体包含电流质量与电压质量等，除了会对电网运行的可靠性、安全性造成巨大影响外，还可能会在一定程度上影响到相关系统装置的使用寿命[2]。鉴于此，在电网规划的过程中利用新能源接入的途径，很容易对电力系统电能品质造成重大影响，例如风力发电会对电力系统造成闪变、波动等一系列问题。此外，由于风力发电技术的渐趋完备，慢慢涌现出了不少新型风力发电设施，使得电网的整体运行品质获得了极大提升。

2.3 对电网安全性和稳定性的影响

在日常的电力领域工作过程中，需要无时无刻地确保电力系统的安全稳定运作。把新能源接入到电力系统当中，相当一部分发电装置并网运行，使得电网运行复杂程度不断加大，很可能造成运行环节中的各类安全问题。这样一来，就需要在适应新能源发展的电网规划方面，全面慎重的考虑新能源装置的种类、电网构建规模等要素，对电网运行的稳定性和安全性能等展开模拟仿真与研讨。举个例子，像在风力发电技术的运用过程中，可能会出现低电压穿越、继电保护以及孤岛问题，因而在开展电网规划的时候，有关人员需要及时选择更有效、更具针对性和可行性的举措，从而更有力的保障电力系统的安全平稳运行。

2.4 对功率平衡的影响

在电力系统的日常运作环节中，维持电能供需平衡是保障电力系统运行可靠性的重中之重。在一般情况下，电网功率平衡压力主要受到发电机组有功调节水平以及发电输电零部件故障这两方面因素的影响。以上两种影响要素除了对电力系统频率及电压的稳定性拥有重要的影响之外，其对于电力系统调频与调峰的需求往往也会很高。

3 新能源电力接入背景下电网规划的有效策略研究

3.1 强化技术研发力度，努力挣脱新能源产业的有关束缚

现阶段，国内新能源产业领域存在的主要瓶颈即为研发和技术此两个方面，要想更有效的保证我国新能源产业投入方面的稳步增长，令新能源产业可以呈现出健康、可持续发展的良好态势，就需要相关人员在科学借鉴国外先进技术与设备的基础上，更多地融入和应用自动控制、大数据等各项新型技术，尽可能的削减发电成本、提升上网电量、延长电力设备的使用寿命、提高电厂以及新能源项目全生命周期的经济效益。建议从规划源头入手、从数字化建设发力，有力提升电网柔性，促进源网荷储协同发展。将概率统计与益阳地区发用电特性相结合，引入生产模拟软件开展地区电力电量平衡分析，整合本地源网荷储资源，开展特性分析，实现益阳地区新型电力系统一体化规划，研究柔性互联、虚拟电厂、并网型微电网等新型电网技术在益阳电网的示范应用。适应分布式电源、主动配电网、微电网、多元负荷规模化发展需要，配置智能终端设备，有力推动配电网智能化、数字化升级，提升负荷对间歇性发电的主动感知及响应能力，实现源网荷储统一调控和系统内各元素间的协调互动，增强就地就近平衡消纳能力。

3.2 高位推进顶层设计，提升地区电网新能源消纳水平

对新能源协同发展进行电网规划，其主要目的在于构建起能够合理消纳新能源的电网。建议加快建立适应新能源发展的电网规划技术导则和技术标准，深入分析电力系统备用能力、调频能力、调峰能力，系统分析电网的传输能力，科学规划拥有较强消纳水平的电网网架，深入开展新型电力系统建设方案研究[3]。聚焦沅江、南县等地的电源送出卡口问题开展专项研究和电网送出通道建设。利用先进的通信及控制技术，试点开展虚拟电厂、并网型微电网建设，实现新能源和负荷的有效聚合和科学利用，提升新能源集群集控和消纳水平。优化布局储能建设，推进社会资本在沅江、大通湖、南县等新能源富集区建设源、网侧集中式储能电站，尽快完善市场机制，鼓励新型储能作为独立市场主体参与中长期、现货、辅助服务等各类电力市场获取收益。

3.3 高效利用存量资源，实现多能互补

在平时的作业过程中发现，很多地区普遍存在着能源条件优越、地质条件较差的现象。益阳地区拥有煤电、水电、风电和光伏等多类资源，具有能源综合利用优势和潜力，可因地制宜打造不同特色、不同层级的多能互补模式。鉴于此，建议风电、光伏发电资源优先向已建成的水电站、火电厂配置，形成多能优势互补，降低风光出力波动对电网影响，实现资源最大程度的协同运行，提升送出通道利用效率。同时，在洞庭湖区合理布局储能，依托华容电厂，打造“风光火储”多能互补基地；发挥资水流域各级水电厂及益阳电厂的调节性能，合理布局储能及抽水蓄能，建设“水火风光储一体化”综合开发基地，统筹开展优化调度，最大限度消纳本地新能源。统筹基地项目汇集站及送出通道建设，降低开发成本，避免资源碎片化、低效化开发。

3.4 强化对电网调度控制系统的运用力度，搞好安全培训教育工作

一方面，在现代化电力系统的优化调度中引入自动化控制系统是未来发展的必然趋势，而对于控制系统的应用不仅能够达到各信号间的灵活、实时传输，也有助于及时发现与解决各类问题。从某种意义上来讲，此系统技术与理论的引入还能发挥规范相关工作者操作行为、约束调度工作者的效用；另一方面，要想更有效的降低调度事故发生的频率，就需要搞好相关的安全教育培训工作，并将更多的现代科技力量恰当地运用到实际的调度作业过程中，在提升调度人员专业技术能力的同时，保障电网规划运行的顺利有序。

4 结束语

综上所述，新能源电力接入对于电网规划来说具有重要影响。目前，新能源电力接入依旧存在一系列亟待解决的问题，比如其可行性与安全性得不到较为有效的保障等。因此，必须进一步加强对新能源电力接入问题及有关技术的研究开发，打造专业过硬的技术支撑团队，建立健全内部管理机制和外部协作机制，形成政府、电源企业、电网公司协同高效的“三维一体化”新能源建设管控新模式，统筹开展要素保障、消纳分析、电网补强、项目并网、项目建设管理等工作，科学推进新能源发展，更快更好的提高电力新能源的应用水平。