浅析大规模新能源电力安全高效利用的基础问题

浅析大规模新能源电力安全高效利用的基础问题

匡燕

（国网江苏省电力公司连云港供电公司江苏222000）

摘要：随着社会经济的发展，人们生活水平的进步，对电能的需求保持着逐步增长的趋势。而如今面对化石能源日益枯竭以及传统能源开发利用所带来的环境污染、气候变化等人类共同的难题，大规模开发利用新能源，保障能源供应与能源安全，降低能源消耗，减少环境污染，已成为世界各国的共识，新能源的可控制性成了目前新能源使用中面临的巨大挑战。基于此，本文针对大规模新能源电力安全高效利用的基础问题展开分析。

关键词：电能需求；大规模；新能源；安全高效利用

1新能源电力系统基本特征

电力系统是由发电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统，其功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电系统将电能供应到用户。电力系统的基本特征是保证能量的供需平衡，由于电能难以大量储存，电力系统一般依靠中长期负荷预测与规划、短期负荷预测与机组优化调度、超短期负荷预测与自动发电控制实现对电源侧的控制，保证电能的供需平衡。系统实时运行时，当发电侧控制无法保证电网稳定时，将采取切除负荷的办法维持电网的稳定运行。

一次能源风能、太阳能的随机波动性决定了风电、太阳能发电的随机波动性，当大规模新能源电力接入电网以后，电力系统需要在随机波动的负荷需求与随机波动的电源之间实现能量的供需平衡，这样将使电力系统结构、运行控制方式发生根本性变革，形成新一代电力系统，即新能源电力系统，如图1所示。新能源电力系统的电源侧不仅包含传统的电源，还包含虚线部分的新能源电源。新能源电力系统的基本特征是必须具备同时响应负荷侧和电源侧功率随机波动的能力，以保证电力系统的能量供需平衡与运行稳定。

2大规模新能源电力系统整体解决方案

2.1电源响应的解决方案

提高电源响应的重要手段就是积极引进外援、引进国外先进新能源发电、输配电及平抑电力波动的新技术，提高新能源能量的发电效率，才能确保新能源电网中电力供给的安全运行。以太阳能的光电转化率仅为百分之二十为例，可见太阳能发电的效率不高，资源浪费严重。因此优化发电设备、设施提高新能源电力系统的能量转化率是当前我国新能源电力急需解决的问题。引进国外先进的新能源电力发电输配电系统，目的在于提高其效率，降低新能源开发利用的成本。引进先进的外国技术对提高我国新能源的利用和管理、控制新能源电力系统波动性较强的特性都具有重大现实意义。

2.2电网响应的解决方案

新能源电力系统与原有能源形态下的电力系统相比，对于电压的耐受能力的限度水平以及输送系统所具备的通流能力都发生了较大程度的现实性较低状况，这也是客观上，新能源电力系统比较容易出现电网扰动现象的客观技术原因。为了切实保障电力输送系统的安全运行状态，我们有必要切实实施电网扰动问题的解决实践工作，在现有技术水平条件下，我们只有使用低电压、高电压以及不对称穿越等客观性实践形式，才有可能切切实实改变输电系统的阻尼状况，切切实实规避电网扰动现象的客观目的。

2.3负荷响应的解决方案

随着技术的发展，新能源电力系统对较大负荷有了一定的调节力度，也提高了掌控能力，但新能源电力系统对外界环境的抗干扰能力还不够。一旦外界对其干扰较强在负荷改变时其电力系统的安全性会大打折扣。严重时可能导致其功能瘫痪。为此，加强对调峰技术的研究、提高调峰能力显得十分必要，同时还可充分采用新能源发电设备设施的集中布局、使用距离优势从而达到对新能源电力的高效利用。当然，用分区域与远距离解耦连接输送电力的方式建设电网也能提高电力系统的高效传送，规避部分区域电力系统不稳和波动性。通过新能源储热原理与蓄能原理科学实验，结语出了一套诸多新能源之间的电力互助、互补，制定出科学有效的负荷控制方案，它是负荷响应应对的最佳途径。

3大规模新能源电力安全高效利用的基础问题分析

3.1新能源电力系统建立过程中的基本原理

在新能源电力系统的整体性建立实践工作的客观性开展过程中，基于基础性电气动力学视角的多时空尺度特性贯穿始终，这种特性是实现新能源电力系统建立工作客观目标的客观性基础，也是在事实意义层面上导致新能源电力运行系统出现波动性、随机性、不稳定性以及分散性等现实性运动描述特性的主要缘由。基于如此实践性客观背景，我们只有实现平衡新能源电力系统与电网关系的客观目的，在不违背有关时间工作领域的技术约制规程的现实条件下，切实实现新能源电力系统高效运行状态实践目标。

3.2多个新能源电力系统间的协调问题

新能源系统虽具有再生性和可操作性，但在实质上却有着和旧能源系统一样的延迟性。而传统能源电力系统之间往往存在多个电力系统相互作用，共同完成电力输出的现象，这也就决定了在新能源电力系统中建立多个系统间相互支持和平衡的必要性，即“多元互补与协调控制”。从建立传统能源电力系统经验来看，智能而规范的方法理论和精细的表征方式都是解决传统电力能源系统的重要手段。但传统能源和新能源电力系统不可一概而论，必须根据不同种类针对不同新能源电力系统提出平衡电力、输出功率的备用方法。

3.3新能源系统安全的保障方法

新能源电力系统是以风能和太阳能等为核心的能源系统，常常处在较为偏僻、人烟稀少的地区，存在着分布广泛、分布地域偏僻等特点，相对于传统能源电力系统来说，新能源电力系统更容易出现系统瘫痪和故障，因此更加注重新能源电力系统安全问题才是保障其安全、有效运行的前提。为保障新能源电力系统安全，应构建新能源独有的质量安全控制和保障系统，定期有规律地对其进行系统排查，更应成立完整的质量监控系统，第一时间报告故障问题，以免不能及时发现故障。对新能源电力系统应有整体把握性，淘汰不符合标准的新能源电力系统，保留质量合格、安全规范的系统，减少新能源防御系统漏洞，才能稳定、有效、安全、快速地输送能源。

4结束语

新能源电力的规模化开发利用使电力系统的结构形态、运行特性与控制方式产生了根本性变革，形成新一代新能源电力系统。新能源电力系统虽是替代传统能源系统解决能源危机的有效途径，却也面临着许多问题，这也是新能源电力系统至今无法完全代替传统电力能源系统的原因。因此，正确把握和运用新能源系统概念是解决其问题的第一步，只有解决新能源电力系统电源、电力和电网的响应问题，才能让新能源电力系统拥有高效、安全、快速的输出率。

参考文献

[1]云南新能源电力发展空间及布局[J].赵庆丽,方豪,吴政声,蒋翔.云南电力技术.2015(03).

[2]考虑发电侧成本的新能源消纳能力评估[J].沈超,秦潇璘,李永刚.电力科学与工程.2016(11).

[3]从电力发展“十三五”规划看新能源发展[J].李琼慧,王彩霞.中国电力.2017(01).

作者简介

匡燕（1981.2-），女，江苏连云港人，单位：国网江苏省电力公司连云港供电公司，班长，工程师，研究方向：营业业务管理、电力营销服务。