大规模风电并网条件下提高电力系统调峰能力的研究

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  摘 要:我国风电技术的快速发展,带动了风电并网容量的增加,而这一增加使得更多的风电在用电的低谷时期,由于系统的调峰能力不足而受到限制的问题。因此,逐渐提升电网的调峰能力一方面,能够提升电网对风电水平的接纳程度,另一方面,大大降低了由于风电出现的各种电能浪费的问题。这一举措具有加强的社会效益、经济效益。本文将对大规模风电并网条件下不断提升电力系统调峰能力的状况进行探究。
  关键词:大规模;风电并网;电力系统;调峰能力。
  一、概述
  随着全球资源使用的不断枯竭,为了确保能源供应的安全性,为了保证优美环境,世界上一些经济发达国家、发展中国家早在上世纪的70年代就开始逐渐使用风能带来的巨大资源和能量,同时对风能的巨大潜力进行了积极地开发与充分利用。发展到上世纪90年代,作为一种现代风能最主要的利用形式——风力发电,在全球得到了迅速发展,目前,全球的风电装机容量每年的平均增长率在30%以上。就全球的发展现状来看,风电产业已经发展成为一个较为成熟的产业。我国的风能资源比较丰富,相关的研究资料和统计数据显示,目前已经探明的、明确的我国陆域中离地10米的风能资源的总储量在43.5亿千瓦,而能够通过技术的开发实现的电能已经远远高于3亿千瓦。
  在我国,这种风电技术是由地理位置、区域特征等来决定的,因此主要集中在我国的东北北部、西北、华北北部、沿海等地区。与我国一直以来兴建和发展的水电站不同,风电场无法实现对风能的存储,风电场的输出还会受到自然风的影响而发生变化,也无法向传统的电源应实现对功率的调整,因此,风能发电具有较强的不可控性,再加之自然风的波动性、随机性、间歇性、季节性等特殊性质,使得风电并网是出现电力系统调峰能力的变化。
  二、大规模风电并网条件下提升电力系统调峰能力的有效策略研究
  我国经济的发展增加了对用电的需求,风能发电的迅速发展使我国的电能每年都在以两倍的速度增长。随着我国经济的发展、对电能的需求,在我国规划与建设的千万千瓦这种高级别的风电基地每年还在以一定的比例递增。但是,风电并不像水电那样,风能发电的过程中存在着很多的风险,而这些风险是随机的、不断波动的,有的甚至还是不可控的,因此,专业人士认为风电是:只能够提供点亮,但是并不能提供容量。可见,在对风电进行调度运行过程中,必须将风电作为一种负的负荷进行处理。
  另外,风电还具有较强的反调峰特征,这就最终引发风电在并网后,会对其他的电力机组所能够承担的峰谷差不断加大。因此,不断加速发展的风电会不断增加电力系统的调峰压力。特别是在一些用电高峰地区,当出现调峰困难时引发风电受阻的问题。
  如何才能够顺利解决、有效提升电力系统的调峰能力?如何加强电能的安全使用?这已经成为电力企业必须要正视的研究热点问题和难点问题。
  (一)火电能够提供深度调峰与启停调峰服务
  这就要求必须尽快将已经超额的风电消纳。而消纳风电最主要的方式就是通过两种方式进行,即:深度调峰、启停调峰。这样做的主要目的就是为风险腾出更大的接纳空间,以此来达到消纳风电的目的。这也就需要我们通过某种机制实现对风电、火电之间利益关系的调整,从而有效激励火电机组为调峰提供自愿地、积极地、主动地服务。而这种机制是需要通过风火电捆绑调峰和搭建调峰市场交易平台的方式来实现。
  (二)进行有效地风电存储
  显然,如果风电的存储成本比购买调峰服务的成本要低很多的时候,如果风电存储的成本比电力集团的统一火电发电机组的调峰成本低很多的实收,这时候我们就可以实现风电场在电力系统网没有收购空间的时段中,统一将风电进行存储,而在当电网具备一定的收购空间的时候再把已经存储的电力释放出去,这样就能够实现电力企业自身利润的最大化发展目标。在这种方式下,很多因素都会对自我存储和消纳的效果产生影响,如:存储设备的成本、容量的配置、运行的策略等。但是目前我国现有的消纳模式还未实现对风电场进行自行消纳激励机制,在这方面的研究还很少。
  (三)通过联络线实现调峰
  从理论上看,当没有调峰资源的时候,风电场可以充分利用外来的调峰资源来实现超额风电的自行消纳。例如:可以向所属同一集团的火电机组为本单位的电力系统提供调峰服务,或者也可以通过调峰市场的方式向其他电网的火电机组购买,来实现调峰的效果。这样的处理方式已经在一定程度上是风电的消纳范围得到扩大,不同的电力企业之间在电源结构、符合波动、风电的处理波动等方面实现了互补,全面提升了全网风电的接纳水平。
  但是,就目前我国的调度模式俩看,仍采取的使以省作为实体的,而跨省的大规模消纳风电的探索与发展还是一种全新的道路、方式、方法,还需要继续探索。另外,实现对跨省大规模消纳风电的计算、考核、调整等的构建,鼓励电力企业在本区域内能够积极主动地实现调峰服务,最大限度地实现风电的消纳还需要研究。
  (四)上网电价制度的调峰激励机制的构建
  目前在我国的各电网中,上网的电价主要是采取区域标杆电价制度的方式来衡量的,电价并不会随着实时供求关系的变化而发生转变,也不会区分各时段电能边际价值存在的差异,更没有峰谷电价之间的差值,从而本质上看这属于一种固定的平均电价。很明显,在标杆电价制度下,发电企业最关心的就是如何才能多发电,可见上网电价制度并不能实现对调峰的激励作用。因此,必须构建具有调峰激励的定价机制。
  总之,目前系统调峰能力的严重不足已经对风电上网发电产生了严重的制约作用和瓶颈作用。因此,必须从不同的技术机制、管理机制等这两方面着手对提高电网调峰能力进行探索,为促进电力企业的发展奠定基础。
  参考文献:
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