高比例可再生能源電力系統(tǒng)調峰問題綜述

Summary：電能不同于其他形式的能源，目前依然不能大量儲存。電網(wǎng)電能的使用要求供需平衡，即電廠的發(fā)電量與用戶的用電量要在短時間內保持平衡。當供需平衡被打破時，將會對發(fā)電機和系統(tǒng)的安全運行帶來嚴重影響，發(fā)生頻率崩潰現(xiàn)象。這就需要相應的手段來進行電力系統(tǒng)調峰，保持電力供需平衡。電力系統(tǒng)調峰問題是伴隨著電力系統(tǒng)一同出現(xiàn)的，且會長期存在。在我國以煤電為主的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，面對調峰問題所采取的方式一般為通過控制鍋爐進煤量，從而控制汽輪機轉矩與火力發(fā)電機電磁轉矩保持相同，將發(fā)電機轉速保持在合適的范圍內。另外，也會通過峰谷電價對用戶用電和蓄水電站等調峰設施建設進行指導，滿足調峰需求。風力、光伏等非水力可再生能源發(fā)電與負荷之間在時空分布特性上差別較大。隨著可再生能源裝機容量不斷擴大，火電機組的逐步退出，以控制火力發(fā)電出力的傳統(tǒng)調峰方式將難以滿足系統(tǒng)調峰需求。Keys：高比例；可再生能源；電力系統(tǒng)調峰問題引言由于風能、光伏發(fā)電等可再生能源的波動性、不確定性和不可預測性，需要增加獲得可再生能源的機會，以實現(xiàn)能源系統(tǒng)的最高性能。當前的峰值成本分配機制將發(fā)電內部的峰值成本與電力或電費成比例地進行平衡，并未指明各種項目的成本，如負荷和可再生能源。確定最高性能需求承擔者并制定公平合理的機制，以提高最高成本，將有助于促進發(fā)電，為可再生能源消費提供援助。目前正在對最高性能的經(jīng)濟性進行廣泛研究。其中包括設計和實施不同區(qū)域的市場設計和效果；燃煤電廠的成本和經(jīng)濟效益；電力和水力發(fā)電機組對峰值性能進行量化；規(guī)劃風能交易；計算和分配風引起的空調成本；以及共同優(yōu)化和分配用戶方的峰值。1造成供需不平衡的原因分為時間上不平衡和空間上不平衡兩種：１）可再生能源出力的隨機性、調峰資源的容量與功率限制以及負荷曲線的變化三者之間的矛盾，是造成高比例可再生能源電力系統(tǒng)在多個時間尺度上電力、電量不平衡的主要原因。平衡三者之間的關系，提高系統(tǒng)整體的靈活性，使出力曲線與負荷曲線能夠更好地擬合，是解決這類問題的根本途徑。這就要求可再生能源出力在各類調峰資源的調控下變得平穩(wěn)可調節(jié)的同時，負荷曲線也盡可能地減小峰谷差與變化率，減小電源與調峰資源的調峰壓力。實現(xiàn)以上變化，需要國家政策、技術發(fā)展、技術經(jīng)濟性改造以及市場環(huán)境多方面共同支持。２）可再生能源機組為盡可能提高發(fā)電量，其選址往往與調峰資源和負荷中心相距較遠。再加上高電壓輸電線路較少、輸電量限制等因素造成高比例可再生能源電力系統(tǒng)電力、電量在空間上不平衡。因此，需要建設更多的輸電線路，使得電源、調峰資源、負荷之間的聯(lián)系更加緊密，采取更加有利、經(jīng)濟的調度策略實現(xiàn)電力、電量空間平衡。2熱電廠輔助調峰原理為了最大限度地利用新能源，盡量減少風力干擾，今天的重點是提高電力系統(tǒng)的靈活性，使發(fā)動機保持在低于技術力量最小值的狀態(tài)，例如b.最小峰值、漏電距離和制動速度。操作溫升較高的集料的成本大幅下降，操作者準備不足，能源和污染物排放改善了現(xiàn)有發(fā)電廠采用加熱水箱和能源價格通道的情況，輔助控制機制如b.對換熱器的配置和電池驅動散熱器的使用進行了熱耦合配置。高應力熱工程中使用的穩(wěn)態(tài)熱和熱能是一種大型熱源，用作低變速器或真空泵的發(fā)動機，由高電壓系統(tǒng)、蓄熱器、換熱器、熱量輸送控制控制器、高溫外殼和自動化控制系統(tǒng)組成。發(fā)電是在電網(wǎng)規(guī)定的降雨時間內供電，同時熱量轉化為熱量，同時持續(xù)吸收熱量。當熱達到指定的上限或冷卻時間結束時，電源將停止。如有必要，可使用散熱裝置控制器將散熱裝置重新連接至熱交換器。換熱器將熱量從溫暖內存轉化為熱水、暖風或蒸汽。通過增加能量服務器，電廠可以將電能存儲為熱能，而不會增加負荷，并在非熱源時段使用電能進行供熱，從而實現(xiàn)能量的變化。3高比例可再生能源電力系統(tǒng)調峰問題可再生能源并網(wǎng)比例不斷增高，在電力系統(tǒng)調峰資源配置不合理的情況下，將會出現(xiàn)以下主要問題：１）風電光伏同處出力低谷時造成高比例可再生能源電力系統(tǒng)暫時性電力短缺：風電光伏等可再生能源因其出力間歇性問題會造成大量的電力過剩或者緊缺，過量安裝風電光伏機組雖可解決此類部分問題，但會造成嚴重的資源浪費。２）風、光等可再生能源距調峰資源、負荷中心較遠，調峰資源難以調用：未來風電光伏機組或成為電力系統(tǒng)主要出力機組，風光資源與調峰資源、經(jīng)濟負荷中心空間上的不重合會造成電網(wǎng)的頻繁調度，增加聯(lián)絡線負擔，降低系統(tǒng)整體運行的經(jīng)濟性與可靠性。３）高比例可再生能源出力受氣候影響波動巨大，挑戰(zhàn)電網(wǎng)安全運行：面對負荷波動問題，單純依靠風電光伏電源難以解決，且風電光伏出力也伴隨著劇烈波動?，F(xiàn)有調峰機組跟隨性差、爬坡速率低以及反應速度慢，各項指標均難以滿足負荷快速變化的需求。4需求側參與電力系統(tǒng)調峰技術4.1高低電壓穿越能力改造對可再生能源組故障轉移的調制是除了安裝糾錯功能之外，提高交叉系統(tǒng)能力的另一類技術。硬件定制大大提高了適配器對系統(tǒng)電壓變化的適應能力。典型的保護電路包括兩個類別，稱為消費者電路:一個是安裝在發(fā)動機一側斷路器交流電源上的電阻電路，用于吸收過多能量并加速電流降，以便在發(fā)生故障時實現(xiàn)低壓過渡。另一種類型也稱為斧頭電路，是一種電阻和開關元件，位于變頻器的直流范圍內，由開關切斷波消耗能量。4.2增強電力傳輸能力增強電力傳輸能力，提高電網(wǎng)調度靈活性是緩解高比例可再生能源電力系統(tǒng)調峰壓力的重要手段之一?？稍偕茉礄C組、主要調峰資源以及主要負荷中心之間在空間上相距較遠，因高電壓輸電線路較少、輸電量限制等因素導致功率調節(jié)效率低，調峰資源利用率低，高比例可再生能源電力系統(tǒng)電力、電量在空間上不平衡。4.3廣域測量與控制系統(tǒng)高比例的可再生能源和電網(wǎng)導致系統(tǒng)故障特性的變化，而機械過載距離大、短路電壓低，對設備的正常運行構成了挑戰(zhàn)。繼電保護裝置的集成和運行必須符合高度可靠、可再生能源系統(tǒng)的特點。當前中繼保護，例如距離保護和零階保護主要針對單個設備或區(qū)域，而廣域測量寬域管理系統(tǒng)(WAMS)則基于相位量測量儀器(PMU)和先進的通信技術，以動態(tài)實時監(jiān)控全球系統(tǒng)狀態(tài)的變化。海量數(shù)據(jù)技術分析系統(tǒng)的全局數(shù)據(jù)為預測和區(qū)分潛在系統(tǒng)故障提供了一種新的方法。4.4發(fā)展電力市場和輔助調峰服務市場市場在資源配置中起決定性作用。電力市場作用在于利用電價合理調配調峰資源，滿足可再生能源上網(wǎng)需求。通過制定一套可再生能源電力上網(wǎng)辦法保證其得到最大程度的上網(wǎng)利用，其中就包括政治上的規(guī)劃扶持、金融上的貸款服務傾斜、財政上的優(yōu)惠政策以及環(huán)境上的綠色相關補貼和最重要的價格機制方面等，最終目的是體現(xiàn)在價格上，使之與其他形式發(fā)電相比具有競爭力。結束語熱電廠輔助調峰對提高可再生能源比例較高的電網(wǎng)調峰能力有效，是解決電網(wǎng)調峰能力的有效措施，具體性能的提高取決于該電網(wǎng)調峰能力改造的輔機容量。將所有具有輔助峰值參與潛力的設備納入輔助峰值將大大提高整個系統(tǒng)的峰值能力，對于網(wǎng)格來說，整個系統(tǒng)的峰值能力將大大提高，在極端情況下可以滿足系統(tǒng)的最大要求。Reference[1]張旭,王洪濤.高比例可再生能源電力系統(tǒng)的輸配協(xié)同優(yōu)化調度方法[J].電力系統(tǒng)自動化,2019[2]康重慶,姚良忠.高比例可再生能源電力系統(tǒng)的關鍵科學問題與理論研究框架[J].電力系統(tǒng)自動化,2018[3]魯宗相,黃瀚,單葆國,王耀華,杜松懷,黎靜華.高比例可再生