试析新能源发电接入及对电网规划的影响

来源 :中国电气工程学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luodf
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  【摘要】新能源是指可持续利用的资源,新能源发电在我国主要是指利用风力、水力、核能和太阳能进行发电,并保持持久稳定的供电。我国目前的新能源开发已经走在了世界的前列,对其利用程度也较为深入,但新能源发电的接入,同时也给我国的电网规划带来了深刻的影响。
  【关键词】新能源;发电接入;电网规划;影响
  一、新能源发电特点
  第一,风电和光伏发电具有间歇性和波动性。风电机组的出力是根据风速情况随机变化的,不能保持可控恒定输出。同理,光伏电站的出力受到太阳辐照强度的影响,也不能保持可控恒定输出,这是风电和光伏发电最大的缺点。风电场和光伏电站出力的间歇性和波动性将影响系统的可靠性,引起系统更多的调峰和备用容量需求,使得常规发电机组需要增加启停次数。从电源可靠性角度看,风电和光伏发电仅提供电量而不能提供与其装机容量相匹配的容量。第二,风力发电一般表现为反调峰特性,而光伏发电则表现为正调峰特性。风电场的出力一般是夜晚大于白天,而负荷变化规律与此刚好相反。由于风电机组的输出功率无法像常规机组一样灵活地控制,可控性差,因此,风电并网后将增大电网的净负荷峰谷差。而光伏发电的出力则是白天出力最大,晚上出力为零,与负荷变化规律基本相同,因此光伏发电并网后将减小电网的净负荷峰谷差。故风电和光伏发电表现出相反的调峰特性,对净负荷峰谷差的影响取决于风电和光伏发电发电量。
  二、新能源发电的现状
  2.1风力发电
  风力发电具有较强的优势,首先,风力作为一种清洁能源减少了煤炭石油资源的消耗,避免了大气污染;其次,风力的分布地区范围非常大,基本囊括了我国绝大部分地区,具有推广的价值;最后,我国的风力资源较为丰厚,满足了发电供电的基础条件。我国的风能资源主要分布在新疆、河西、内蒙古、河北等12个地区,在这些地区进行风能发电具有极大的优势,不但可以满足当地的电力需求,还可以给附近地区进行电力供应,且其发电较为稳定,不会受到太大的影响,是我国目前主要的风能供电发展地区。
  2.2光伏发电
  光伏发电系统主要利用光热传导的优势,来获取热源,以此形成有效的电力输出系统。现阶段的光伏发电系统主要以三种设备为主,其中并网型及独立型应用较为广泛,能够在多种不同环境下进行光伏发电作业。而用户型光伏发电设备则需要在特定环境下,才能够有效的运转与工作因此其应用范围具有一定的局限性。该技术多采用并网逆变器控制技术,通过对核心发电控制系统的优化,来实现系统的控制以保护,从而达到良好的发电效果。光伏发电受环境影响较大,通常在发电过程中,容易产生电力资源波动的情况,此时光伏发电效率便受到一定程度的影响。光伏发电与风力发电相比其优势在于能够有效的提升载波频率,环境适应性相对较强,可根据实际环境状况设定其负荷参数,以此达到最佳的发电效果。
  2.3太阳能发电
  我国的太阳能光伏发电的技术和世界同步,在上世纪七十年代太阳能光伏发电就在民用领域得到了应用,以及对光伏电池的空间应用。在经过多年的努力,光伏发电有了相当的水平基础。当太阳能发电系统工作环境主要是在野外,太阳能电池控制器软硬件设计的问题,使得太阳能电池控制器的使用效果不是很好,在这一方面还有待进一步的提升优化。控制的能力不强,就会使得电能的转换效率比较低,太阳能的发电系统工作性能就相对比较差。当前我国的太阳能发电系统的实际应用过程中,还需要考虑诸多的因素,对现场的地理位置以及安装地点和最大负载量等,这些因素都影响了太阳能发电系统的使用性能和造价。
  三、电力系统的规划
  负荷预测是基础工作,在实际的工作中影响的负荷的原因一般有:经济发展的水平与经济结构的调整,生活水平、收入水平与消费观念发生的变化,电力消费的结构出现变化,天气的情况,电价,管理措施以及政策因素等等。在确定电压等级的时候,我们需要考虑的是:动力资源的分布,工业的布局,电力负荷的增长,新建电厂的容量,近期过渡的可能性,与远景系统的规划发展、电力电量之间的平衡,就是供应和需求两者之间的平衡。
  在电源规划与变电站的布点规划中,我们应该对电力电量进行平衡计算,分析并且规划水火电厂的运行方式,还要计算燃料的消耗量,发电设备的利用率,检验电量的平衡,对系统与地区之间的电力电量进行交换,并且为论证与制定方案来提供依据。
  电网规划一般是以负荷预测与电源规划当作基础,对在什么地方,什么时间建设什么样的输电线路与回路数以及变电站规模进行规划,在规划期内要达到所需的输电需求,并且还要在满足所有的技术指标下,尽量降低成本。电力系统的电网规划主要的内容有,电网电压的选择,电网结构的确定,变电站的布局与规模采用什么样的方案,使用什么样的输电方式、对电力负荷进行准确的预测,是衡量电力企业管理走向现代化的一个标志。
  四、新能源接入對电网规划的影响
  我们在对电网进行规划的时候,接入新能源对选择电网电压并没有什么大的影响。风力发电与光伏发电常常会受到天气等自然条件影响,其发电会呈现出发电间歇性与波动性,电量变化随机性大。并且电网会产生冲击电流,使得电网的频率出现偏差,电压出现波动,进而影响稳态电压分布和无功特性,使电网的不可控性和调峰容量余度增大,使电力系统的安全稳定性受到影响。新能源发电电子装置会产生一定的谐波和直流分量,当谐波和直流分量注入电力系统后,会引起电网电压畸变,影响电能质量,还会造成电力系统继电保护、自动装置误动作,影响电力系统的安全运行。新能源势必会取代传统能源成为人类生存发展的物质基础,这只是早晚的问题,是社会经济发展的大势所趋。当前新能源开发转化技术能力还不够成熟,电力工业新能源开发利用还不足以起到主导的作用,但对电量补充和一些偏远地区的供电等还是起到很大的作用。新能源发电本身所具有的波动性,间歇性、不可控、可调度性差等特点还没有得到有效解决,在电网接纳能力不够的背景下,新能源发电并网运行难度大,成本高,同时也会给原有电力系统带来很多的负面影响。
  对于单项规模比较大并且发电比较集中的新能源,其电网规划主要的影响因素有两个方面:①在电力电量的平衡计算中,对出力进行计算。②要重视距离比较远大功率输电的经济性与安全性。一般来说,在对核电厂进行出力计算的时候,在电力电量的平衡计算中,通常用的是额定运行状态下的参数来进行计算。在水电厂出力计算的时候,在丰水期一般是在满载状态下进行计算的,在其他的时期一般作为调峰使用。太阳能的电厂与风电厂出力的随机性比较强,其波动性也比较大,并且不容易控制,调度起来比较难,反正就是对电网每个方面的要求都比较高,因此,我们在进行电网规划的时候一定要注意。新能源发展中分布式的发电,能影响到电网规划的主要是负荷的预测,电网结构的确定。分布式新能源发电对电网规划所产生的影响一般在两个方面:①负荷的性质不确定。②分布式新能源发电使得我国的规划设计人员有了新的思路,设计规划人员在选择方案的时候多了许多的选择。其分布特性使电网的规划有了许多的方案可以选择,多了新的方法,变电更加的复杂。
  结语
  目前电力工业新能源接入还存在诸多研发利用问题,新能源的接入可靠性得不到保障,但其快速的发展和无限的潜能都是让人欣喜的,人类离不开能源作为物质基础,大力加强新能源开发利用力度,提高新能源转换科学技术,是人类社会发展的必然趋势。
  参考文献
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