新能源消纳的电网规划方法研究

（国网甘肃省电力公司定西供电公司，甘肃省定西市，743000） 刘 琪 陈洲奕 黄文丽

在国家“双碳”目标和能源转型发展的双重压力下，新能源发电规模迅速增长，然而受新能源出力波动性、间歇性、随机性等特性影响，新能源发电并网存在各种困难，大量新能源电力将通过电力系统外送方式送往负荷中心，而电网作为其外送通道的重要组成部分，将面临很大的消纳压力[1]。为提高新能源消纳水平，促进新能源产业高质量发展，需要充分考虑电网规划布局对新能源消纳的影响[2]。基于此，现提出一种面向新能源消纳的电网规划方法，并建构评价指标体系，对采用方法所建构的电网规划方案进行综合性评价。

1 面向新能源消纳的电网规划方法

1.1 构建新能源消纳评价体系

新能源消纳评价是对未来电网系统在不同时间尺度下的新能源消纳情况进行分析评价，以找出影响新能源消纳的主要因素，为电网规划和运行提供依据。通过构建新能源消纳评价体系，提出新能源消纳水平指标，将其作为新能源装机规模预测和布局的重要参考，以解决新能源大规模并网给电网规划带来的影响。当前，国内外学者对新能源消纳评价方面的研究主要集中在：①评价指标体系。现有的新能源消纳评价指标体系多是基于已有指标构建，缺乏针对性和实用性，难以满足实际需求；②评价方法。现有评价方法主要是基于时间尺度的线性评价方法，未能综合考虑系统运行状态和系统外送能力对新能源消纳的影响；③结果分析。现有研究大多采用静态或准静态方法，未考虑新能源出力随机性对预测结果的影响，同时缺乏对各因素之间相关性的研究。

1.2 电网规划技术创新

面向新能源消纳的电网规划，需要从“源-网-荷-储”各环节的规划技术出发，在满足经济运行需求的前提下，对电源规划、电网规划、负荷规划进行融合与创新。其中，在电源规划方面，需要结合电源布局情况，综合考虑电源结构、电源容量等因素，合理确定各类电源的装机容量；在电网规划方面，需要从电力系统规划角度出发，合理确定各类电网网架结构和设备布局；在负荷规划方面，需要考虑负荷水平和季节性变化规律，合理确定各类负荷发展规模和用电需求。

1.3 强化多源协调

在新能源大规模开发利用的背景下，中国新能源发展呈现出集中式与分布式并存、大规模与高比例共存的特点，电网规划应以新能源为主体，统筹规划区域电网建设与新能源并网消纳。考虑到中国东西部地区经济发展水平、电力系统发展水平等差异，区域间电网规划应以区域电网为主体，从系统层面优化多电源协调机制，充分发挥不同电源在新能源消纳中的作用。

1.4 优化电网网架结构

为了解决新能源消纳问题，需要从网架结构、网架建设、负荷特性等方面入手，进一步优化电网网架结构。从规划设计层面：①要科学研判新能源出力特性和电网运行特性，在充分考虑新能源发电能力的前提下，科学合理确定电网建设规模和投资；②要结合新能源布局和接入情况，合理布局电网结构，特别是要做好重要节点的电网规划布局，如东北地区要优先考虑建设以特高压为骨干网架、具有柔性调节能力的大范围联络直流通道；③在不影响安全稳定运行的前提下，尽量提高电力电量输送能力。

1.5 完善新能源发电调度机制

随着新能源发电装机不断增长，风光等新能源的间歇性和随机性导致电力调度面临新挑战，需要完善调度机制来应对。①加强新能源电力预测工作。在做好风电和光伏发电出力预测基础上，进一步研究风电和光伏的出力波动特性、电网接纳能力及电网安全稳定运行影响因素等，科学合理制定风电和光伏发电的出力预测方案；②做好新能源电力系统运行模式分析。新能源电力系统应加强电力系统运行模式分析工作，合理确定不同运行模式下的调峰调频需求、容量需求以及不同模式下的最小系统备用容量需求，并在此基础上提出新能源电力系统运行模式优化方案；③加强电网调度控制。应进一步加强对电网内火电、水电等传统电源的调控能力，优化传统电源出力曲线，提高调峰调频能力。

2 面向新能源消纳的电网规划评价方法

通过采用上文所述一系列措施来进行新能源消纳的电网规划，并构建电网规划评价体系，采用层次分析法和模糊法进行评价[4]。以甘肃省某电网规划项目为例，项目中涉及风力发电，光伏发电的新能源接入，具体的电网规划评价步骤如下：

步骤2：对每一个子评价因素集进行综合评判，具体如下：

①评语集：将本次评价的等级划分为优，良，中，可，差共5个档次。

②权重指标集：通过运行成分分析，让专家对各项指标给出相对应的标度，确定各项指标的权重系数。用表示。

③模糊评估：将评价子因素集Ui和评语集V看作一个模糊映射，确定对应的模糊评价矩阵Ri，。其中为评估子因素集Ui中第ij项评估指标被作出评语集中第k中评估Vk的专家人数，d为参加评估的总专家数。

④运用模糊矩阵的合成运算，得到Ui的综合评判向量Bi

步骤3：进行二级评判：将每个子因素集Ui看为一个因素，用Bi作为它的单因素评判，即得通信系统规划评估因素集U 到评语集V 是一个模糊映射，

将每个Ui作为U的一部分，可以按它们的重要性给出权数分配，所以二级综合评判为：，对评判结果归一化，按最大隶属度原则的：，则得出综合评判为Vk。

3 结语

综上所述，中国能源资源与负荷中心逆向分布的特点，决定了中国新能源发展必然存在巨大的消纳空间。新能源的大规模开发与消纳，需要从电网规划的角度对其进行合理布局。总之，面向新能源消纳的电网规划方法需针对中国国情与发展阶段进行优化调整，需从技术创新、市场机制建设等方面不断完善，逐步实现向“源-网-荷-储”一体化发展转变。