分析新型电力系统中新能源的应用

分析新型电力系统中新能源的应用

张国强

华电新能源集团股份有限公司山西分公司 山西省 太原市 030006

摘要：近年来，我国的电力行业随着社会发展不断进步，在科学技术水平不断进步下，构建新型电力系统，逐步提高新能源占比，健全绿电消费机制，建设一批新型能源示范城市。党的二十大报告要求，深入推进能源革命，加快规划建设新型能源体系，努力建成一批新型能源示范城市。作为国家级可再生能源创新示范区，目前正处在绿色能源转型和新型城市发展的关键时期。本文以能源变革和转型发展为契机，构建以新能源为主体的新型电力系统，从能源角度梳理当前电力系统问题，为解决能源系统碳比例过高、打造100%可再生能源城市进行探索，对建成“绿电”能源码头和新能源示范城市具有一定的现实意义。

关键词：新能源；新型电力系统；新型能源

引言

在我国经济快速发展过程中，能源需求不断增加，这就为能源结构调整带来了新的挑战。在传统能源逐渐消耗殆尽的背景下，新能源开发利用成为国家规划的重点。当前，我国的能源结构仍以传统化石能源为主，其造成的环境问题日益突出。因此，必须调整传统能源结构，逐渐提高新能源比重。在我国可再生能源发展过程中，电网规划起到了至关重要的作用。在新能源快速发展的背景下，电网规划必须充分考虑到新能源的接入能力和消纳能力等方面的问题。在此基础上，选择合理的技术对电网进行规划是非常必要的。

1新能源出力特性

一般来说，风电出力特性既与负荷特性有一定的契合度，又存在一定的反调峰特性。契合度是指在晚高峰时段，风电往往能提供一定的电力保障作用，且在夜间光伏停止出力时起到一定的电力电量供应效果；反调峰特性是指在日大负荷（早/午峰和晚峰）时段，风电往往难以提供可靠的电力支撑，而有一定概率将在夜间低谷负荷时段出力较大。相对风电，光伏出力特性更具一般性，光伏发电不仅出力规律、可预测性强，可在日内系统负荷最高峰提供可观的电力支撑作用；缺点为无法对晚峰提供电力支撑，且所有电量集中产生，大规模的光伏对煤电、燃机等各类灵活调节资源和抽水蓄能、储能等电量存储资源依赖性较强。

2新型电力系统中新能源的应用

2.1综合能源优化运行与规划方面

从技术经济评估角度对余能驱动型冷热电联产系统进行容量与运行规划；中国电力科学研究院张新鹤等以乡村地区电热综合能源系统为研究对象，结合应用案例表明柔性负荷在降低系统运行成本、削峰填谷、促进清洁能源消纳方面具有显著效果；天津大学王丹等提出基于信息间隙决策理论的电-热耦合系统低碳扩展规划方法，该方法在不确定信息并不充足时仍然能够量化不确定性，且能根据规划决策者不同的风险偏好在预期的投资成本范围内求得相应的最优规划结果；东北电力大学杨悦等提出了一种基于空调状态队列模型的补偿机制和用户实时控制策略，在激励更多用户参与控制的同时削弱由于初始温度不均和负荷退出对减载的影响。

2.2风电、光伏、储能装机配比

一般来说，某地区的风光装机比不宜过大或过小。风光比过大，易导致夜间负荷低谷时段风电常态化弃电，而若在日间负荷高峰时段风电出力能力不足，将导致总体新能源发电量低、利用率低；风光比过小，易导致午间调峰压力过大，甚至系统调峰难度高于夜间负荷低谷叠加风电大发时段，且光伏集中爆发性出力对储能规模依赖性较强，易导致整体新能源利用率降低

新型储能可发挥与抽水蓄能相同的电力电量跨时段存储和释放作用，配置一定规模的储能将极大助力新能源消纳。但同样的，储能装机配比不宜过大或过小。储能配置过少，系统则依然存在大量的弃电需求，通过增量储能可高效发挥充放作用，提升系统总体利用率；储能配置过少，在如今储能造价水平和循环寿命下，过低的储能利用率将导致整体经济性大幅降低。综上，结合工程实际经验，初步提出风电与光伏装机配比，分别为3∶1，2∶1，1∶1，1∶2，1∶3。若在实际论证过程中，风电与光伏装机配比为3∶1或1∶3时可获得最佳经济技术指标，则可进一步扩大或降低风光比进行试验比选。其中，新型储能与风光装机比例可分别暂按10%、20%考虑。

2.3综合能源建模及仿真方面

结合沼气厂的可逆固体氧化物电池热-电-气综合能源系统模型，探讨在电价响应和电网激励条件下可逆固体氧化物电池热-电-气综合能源系统的优化和配置；清华大学闵勇等提出了适应中国大电网集中调度模式的配网集中-分布式协同自治调控的运行新范式，在解决配网供电问题的同时，有助于缓解主网保供电、调峰调频压力；天津大学贾宏杰、穆云飞等分析了城市交通-电力融合能源系统的相互影响关系和耦合机理，从交通-电力融合能源系统设施规划和运行优化两个应用层面对相关关键技术进行了梳理。

2.4负荷预测技术

由于新能源发电具有不确定性，因此电网规划需要对新能源的发展规模进行预测。通过预测可有效减少电网规划的盲目性，同时还可以减少资金投入，对未来发展起到积极作用。在实际工作中，一般可以根据经济发展水平、历史数据以及天气变化等多方面因素来对电力需求进行预测。在进行负荷预测时，需要结合地区实际情况对各地区的历史数据进行整理，并运用相应的方法对各地区的负荷水平进行预测，进而得出其年、季以及月负荷水平。在具体工作中，需要结合当地的实际情况，对不同地区的电力需求情况进行综合分析，进而确定其未来的电力需求。在这一过程中，还需要综合考虑各类因素，例如经济发展水平、季节变化以及天气变化等。在制定电力需求预测方案时需要结合各种因素，并根据不同地区的具体情况来确定预测方案。

2.5新能源电力系统安全分析技术

当前，由于新能源电力系统多属于大型互联电力系统，其安全分析方法应能够同时考虑不同目标的约束条件和不同类型的风险因素。因此，基于新能源电力系统特点，提出了多目标约束的新能源电力系统安全分析方法，该方法主要包含两个步骤：一是构建新能源电力系统多目标安全分析模型；二是计算新能源电力系统的安全风险指标。对于多目标安全分析模型，该模型可以按照不同目标对其进行分类，并给出不同类型的约束条件。例如，针对频率安全问题，可以将其分为频率过低与频率过高两类；针对电压稳定问题，可以将其分为电压越限与电压跌落两类；针对线路过载问题，可以将其分为线路过载与线路断线两类。该模型一方面可以考虑多个目标之间的相互影响，另一方面可以对不同类型的约束条件进行合理的分类处理。在多目标安全分析模型中，风险指标是衡量电力系统安全性的关键指标。

结语

本文将新能源为主体的新型电力系统作为重点研究内容，以能源视角解决新型能源示范城市能源基础规划问题，为新型电力系统规划制定“三步走”战略，整理各阶段需要完成的主要工作，并在新型电力系统背景下，积极谋划新型能源城市发展路径，通过深入新能源企业、电网公司、政府规划部门进行大量调研工作，详细分析新能源行业现状、电力系统现状、政府规划现状，帮助决策者制定符合新型能源示范城市发展的路径。本文依托国家“双碳”战略和绿色低碳的发展理念，为同类型城市早日建成新型能源示范城市提供借鉴，助力早日建成绿电“能源码头”和新型能源示范城市。

参考文献

[1]刘沅昆，张维静，张艳，等.面向新型电力系统的新能源与储能联合规划方法[J].智慧电力，2022，50（10）：1-8.

[2]谭忠富，李云峰.碳中和目标下以新能源为主体的新型电力系统体系构建[J].中国电力企业管理，2021（34）：52-53.

[3]李广宇.城市绿色低碳发展转型路径研究[J].质量与认证，2023（01）：80-82.