消納大規(guī)模新能源電力的措施分析 趙闊

消納大規(guī)模新能源電力的措施分析趙闊摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，我國國經(jīng)濟水平得到了極大的提升。在社會發(fā)展的過程中能源供應(yīng)的穩(wěn)定性和安全性，是保障社會發(fā)展速度的基礎(chǔ)。本文將從大規(guī)模新能源電力供應(yīng)與在應(yīng)用過程中存有的主要問題、對外輸電技術(shù)研究、大規(guī)模新能源發(fā)電電源結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀入手。針對當(dāng)前存有的問題提出一些改進措施和建議。關(guān)鍵詞：大規(guī)模新能源；發(fā)電；消納措施；主要問題；改進建議引言化石類能源在使用的過程中不可避免的會對周邊環(huán)境產(chǎn)生一定的不良影響，如溫室效應(yīng)的日益加劇與化石能源的使用有著密不可分的聯(lián)系。因此開發(fā)新型清潔能源是我國科學(xué)研究人員關(guān)注的重點，當(dāng)前我國風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅猛，但是在實際的運用過程中還存有著很多的問題和不足，棄風(fēng)、棄光問題較為嚴重。本文將從多個方面入手，淺談消納大規(guī)模新能源電力的有效措施。1大規(guī)模新能源發(fā)電技術(shù)對外輸電技術(shù)研究分析1.1電網(wǎng)對外輸送能力有限我國版圖遼闊，橫跨北溫帶地區(qū)，不同地區(qū)之間的自然環(huán)境差異十分顯著，自然資源分布十分不均勻。我國當(dāng)前的新能源資源和負荷中心主要呈現(xiàn)出逆向分布的狀態(tài)，但是我國的新能源設(shè)備通常建設(shè)在負荷能力差、系統(tǒng)規(guī)模小、調(diào)峰能力差的區(qū)域。因此要想消納大量的新能源，只能將新能源向外部傳輸。但是由于新能源設(shè)備建設(shè)的地理位置問題，新能源設(shè)備建設(shè)區(qū)域通常處于電網(wǎng)的末端，電網(wǎng)自身的載荷能力較差，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為脆弱，電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展速度要明顯落后于新能源的研發(fā)速度，這就使得新能源輸送嚴重受阻，這也是導(dǎo)致大范圍棄光、棄風(fēng)的主要原因之一，當(dāng)前電網(wǎng)自身輸送能力問題是制約新能源發(fā)展的主要影響因素。1.2如何提升大規(guī)模新能源發(fā)電技術(shù)電能運輸設(shè)備軟硬件設(shè)施當(dāng)前，我國新能源研發(fā)和利用還處于初級階段，相比于西方國家還存有著較大的差異，因此我國在研發(fā)和利用新能源的過程中應(yīng)充分的借鑒的西方國家的新能源電力運營模式。當(dāng)前我國新能源發(fā)電主要采用的是一帶一路的方式，逐步的推進電網(wǎng)優(yōu)化升級，拓寬新能源的輸送效率和輸送質(zhì)量。電力基礎(chǔ)設(shè)備的搭建是實現(xiàn)一帶一路戰(zhàn)略方針的基礎(chǔ)條件。由于發(fā)展中國家對電能的需求量較大，以及發(fā)展中國家自身的電能消耗量通常會超過自身電能的產(chǎn)量，因此發(fā)展中國家的電能對外需求量較大，我國要想將自身大規(guī)模新能源電能輸送至其他發(fā)展中國家以及我國電能供求關(guān)系緊張地區(qū)，就應(yīng)當(dāng)積極的推行沿線國家電網(wǎng)升級改造，促使電網(wǎng)對接。當(dāng)前我國已經(jīng)提出了相關(guān)的政策為新能源電能消耗提供了機遇。構(gòu)建了多個特高壓電能輸送網(wǎng)絡(luò)，如三交一直、五交八直等工程項目的建設(shè)，通過特高腰電能輸送網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建不僅僅緩解了我國東北地區(qū)、西北地區(qū)用電緊張的問題，同時還與俄羅斯、巴基斯當(dāng)?shù)葒业碾娋W(wǎng)進行了對接，逐漸形成了巨大的電能輸送、消耗網(wǎng)絡(luò)。要想進一步的保障和提升新能源電能的消納效率和消納質(zhì)量，還應(yīng)該在保障硬件基礎(chǔ)設(shè)備構(gòu)件的同時從軟件方面入手，重視以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智能化電網(wǎng)建設(shè)，提升大規(guī)模新能源的并網(wǎng)路徑。這主要是由于隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，計算機已經(jīng)逐漸的深入到各個行業(yè)之中，由于計算機性能的優(yōu)異性，使得計算機的應(yīng)用越來越廣泛，計算機的大范圍普及逐漸改變了人們的工作模式。在2015年人大代表大會中，我國國家主席明確指出，應(yīng)重視互聯(lián)網(wǎng)與電網(wǎng)的結(jié)合，提升新能源電力的消納度。因此以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智能化電網(wǎng)模式逐漸成熟，基于互聯(lián)網(wǎng)的電網(wǎng)模式，主要是將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與電力行業(yè)相結(jié)合，通過互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，促進電力行業(yè)發(fā)展，將電力行業(yè)的發(fā)電、電力運輸、電壓調(diào)整、調(diào)度等工作與信息、業(yè)務(wù)相結(jié)合，優(yōu)化電力調(diào)度，促使電力系統(tǒng)逐步與石油系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)向連接，逐步的構(gòu)建出互補型，具有高協(xié)調(diào)性的電網(wǎng)系統(tǒng)。2大規(guī)模新能源發(fā)電在應(yīng)用過程中存有的主要問題2.1大規(guī)模新能源發(fā)電的發(fā)電系統(tǒng)調(diào)峰難度較大當(dāng)前我國在發(fā)展的過程中主要依賴于化石類能源，但是化石類能源屬于不可再生能源。隨著化石類能源的不斷消耗，化石類能源的開采難度還開采成本逐年提升。因此新能源的開發(fā)和利用是緩解我國能源緊缺的主要方式之一，新能源在研發(fā)的應(yīng)用的過程中與氣候有著密切的聯(lián)系，新能源發(fā)電具有著波動性、隨機性、反調(diào)峰性等特性，由于新能源發(fā)電的特性使得新能源發(fā)電在應(yīng)用的過程中需要調(diào)峰操作。但是我國當(dāng)前新能源發(fā)電技術(shù)還處于初級階段，新能源發(fā)電預(yù)測技術(shù)還存有著較大的誤差，進而影響了新能源預(yù)測精度。進而對新能源發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)峰提出了更高的要求。對于風(fēng)力發(fā)電而言，風(fēng)力發(fā)電功率的預(yù)測方式主要分成數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法與物理模式法兩種，在實際的預(yù)測過程中通常將以上兩種方法結(jié)合運用。數(shù)據(jù)統(tǒng)計法主要是依照風(fēng)力電廠的過往數(shù)據(jù)，運用數(shù)學(xué)統(tǒng)計技術(shù)中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法來預(yù)測風(fēng)力發(fā)電的功率。物理模型法主要是通過在風(fēng)力發(fā)電廠周邊構(gòu)建氣象模型，并以風(fēng)力發(fā)電廠的周邊氣候環(huán)境為主，進而預(yù)測未來的大氣變化，并以此為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)據(jù)統(tǒng)計法與物理模型法，以風(fēng)機輸出功率與風(fēng)速等物理量間數(shù)學(xué)模型來預(yù)測出風(fēng)機的實際功率，數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法與物理模型方法的結(jié)合運用是預(yù)測風(fēng)力發(fā)電的主要方式。2.2我國大規(guī)模新能源發(fā)電的未來發(fā)展展望隨著我國科研人員的不懈努力，我國在新能源發(fā)電預(yù)測技術(shù)方面已經(jīng)取得了一定的科研成果。如：集合預(yù)測方法的使用，集合預(yù)測法的使用能夠極大的提升光伏發(fā)電預(yù)測的預(yù)測精度與預(yù)測的穩(wěn)定性，特別是對于棄光限電區(qū)域，通過集合預(yù)測法的使用能夠?qū)㈩A(yù)測的精度提升至百分之九十以上。例如：當(dāng)前已經(jīng)可以運用風(fēng)電機功率預(yù)測加來提升電網(wǎng)調(diào)峰能力。但是就我國目前而言，我國新能源發(fā)電預(yù)測技術(shù)還處于初級階段，相比于西方發(fā)達國家而言，無論是預(yù)測的精度還是預(yù)測的效率還有著較大的差距，預(yù)測精度的提升能夠相助的提升風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)電容量，因此要想降低風(fēng)力發(fā)電過程中風(fēng)能的利用效率，提升風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電功率，提升電能供應(yīng)量，新能源發(fā)電預(yù)測新技術(shù)、新方法將是未來新能源發(fā)電的主要發(fā)展方向。3大規(guī)模新能源發(fā)電技術(shù)調(diào)度模式分析3.1當(dāng)前我國大規(guī)模新能源電力調(diào)度模式現(xiàn)狀概述自我國建國以來，我國的電力調(diào)度模式主要是以分省就地平衡為主，但是由于我國不同地區(qū)氣候環(huán)境等差距，使得我國不同地區(qū)電能消耗差異性較大，因此要想提升大規(guī)模新能源發(fā)電技術(shù)的調(diào)度能力，就應(yīng)當(dāng)充分的考慮不同地區(qū)的環(huán)境差異，進而來構(gòu)建出最為貼合實際的調(diào)度方式、調(diào)度模式。提升大規(guī)模新能源的消納度。提升新能源發(fā)電的調(diào)峰能力。例如：新能源資源存儲極為豐富的東北地區(qū)，由于冬季地區(qū)東北地區(qū)氣候寒冷，需要大量的供暖設(shè)備，這就使得東北地區(qū)在冬季供暖時間內(nèi)供熱機組長時間處于高負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)，這就使得供熱機組的調(diào)峰能力較弱，進而影響了電網(wǎng)總體的調(diào)度能力，使得東北地區(qū)冬季時期棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象十分常見。當(dāng)前在現(xiàn)有的調(diào)度模式下很難利用區(qū)域外電能開展調(diào)峰消納，跨地域模式之間電能傳輸?shù)牟环€(wěn)定性成為阻礙新能源電能并網(wǎng)的主要影響因素之一。阻礙了新能源電力的研發(fā)速度，降低了新能源電力的使用效率。要想解決東北地區(qū)新能源調(diào)力調(diào)度問題，就應(yīng)當(dāng)深入的了解和認識到電力調(diào)度問題，進而來提升電網(wǎng)的總體調(diào)度能力。3.2提升大規(guī)模新能源電力調(diào)度模式的建議隨著我國科學(xué)技術(shù)人員的不懈努力，以及光纖網(wǎng)絡(luò)的大范圍構(gòu)建，我國計算機行業(yè)進入到了發(fā)展的黃金時期，計算機逐漸融入到了我國各行各業(yè)，將計算技術(shù)與電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，能夠高效的打破傳統(tǒng)的以分省均衡為主的電力調(diào)度局限，提升跨區(qū)域地區(qū)電能調(diào)動的能力。我國版圖遼闊，不同地區(qū)與電源結(jié)構(gòu)復(fù)雜性較高、電力負荷狀況復(fù)雜，進而導(dǎo)致了區(qū)域聯(lián)絡(luò)線功率變化狀況十分復(fù)雜，這也為跨區(qū)域輸點帶來了負面影響。影響了跨區(qū)域輸點的穩(wěn)定性和安全性。因此在將計算機技術(shù)與新能源電力相結(jié)合的過程中要注重新能源整體調(diào)度、注重規(guī)劃的統(tǒng)籌效應(yīng)。可以在開展電力調(diào)度的過程中構(gòu)建全網(wǎng)跨區(qū)域AGC機組協(xié)調(diào)調(diào)度模型，全網(wǎng)跨區(qū)域AGC機組協(xié)調(diào)調(diào)度方式相比于傳統(tǒng)的調(diào)度方式能夠極大的縮減風(fēng)電輸電的不利影響因素對電力輸送的影響。4改進我國大規(guī)模新能源發(fā)電電源結(jié)構(gòu)的建議4.1提高對火電發(fā)電技術(shù)改造的重視程度由于我國各區(qū)域環(huán)境的差異使得我國在發(fā)電的過程中，電能產(chǎn)出的主要方式是以燃煤為主的火力發(fā)電。雖然我國水利發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電能力逐年提升，但是在短時間內(nèi)我國依舊以活力發(fā)電為主。要想保障火力發(fā)電廠的電能產(chǎn)出量和產(chǎn)出效率，就應(yīng)當(dāng)提供穩(wěn)定的化石能源供給，進而來利用火力發(fā)電廠來調(diào)節(jié)新能源電力供應(yīng)不穩(wěn)定的問題，火力發(fā)電廠在產(chǎn)出電能的過程中雖然其可控性較強，但是其調(diào)節(jié)能力的限制性較大。并且調(diào)節(jié)的過程較為緩慢，一旦需要大范圍調(diào)節(jié)時，就會導(dǎo)致火力發(fā)電廠設(shè)備損耗，縮減火力發(fā)電廠設(shè)備的使用壽命，提升火力發(fā)電過程中的污染物排放數(shù)量?；鹆Πl(fā)電廠發(fā)電設(shè)備的能耗特性曲線與負荷量呈現(xiàn)U型變化，在進行大范圍調(diào)整時，必然會提升電能產(chǎn)出的經(jīng)濟成本，要想將火力發(fā)電廠的調(diào)和作用發(fā)揮到最大，就應(yīng)當(dāng)控制好火力發(fā)電廠發(fā)電設(shè)備的調(diào)峰能力。例如：深入的研究火力發(fā)電廠爐膛負荷燃燒技術(shù)、煤炭燃燒過程中含水量與風(fēng)力的控制技術(shù)、煤炭制粉技術(shù)等等。進而來提升火力發(fā)電廠電力的調(diào)峰控制能力，提升火力發(fā)電廠的調(diào)和能力。4.2規(guī)劃建設(shè)更具靈活性的發(fā)電機組在新能源發(fā)電機組構(gòu)建的過程中通過規(guī)劃建設(shè)高靈活性的發(fā)電機組能夠極大的提升發(fā)電機組的調(diào)節(jié)能力、調(diào)節(jié)速度。進而來構(gòu)建出具有高效率調(diào)節(jié)能力、電能儲存能力的發(fā)電站。提升大規(guī)模新能源電力的調(diào)節(jié)能力，降低新能源電力隨機性對新能源電力控制的影響。對于電力儲存而言，當(dāng)前電力儲存主要可以分成電儲能與熱儲能兩種。一般情況下電儲能通常會與新能源機組協(xié)調(diào)調(diào)度，電儲能與新能源機組共同完成發(fā)電任務(wù)。熱儲能通常使用與寒冷地區(qū)，如東北地區(qū)，寒冷區(qū)域由于其需要大量的熱能供應(yīng)，因此其熱暖機的功率較大，并且在熱暖機使用的過程中還應(yīng)注意人們的供暖需求，其自身的調(diào)峰能力較差。所以，通過儲能裝置來實現(xiàn)供熱機組熱點解耦時，應(yīng)運用多種技術(shù)手段來提升供熱機組的調(diào)峰能力，進而來提升新能源的消納量。當(dāng)前由于我國技術(shù)水平的限制，我國現(xiàn)有的儲能裝置的生產(chǎn)成本較高，大規(guī)模儲能裝置的推行是不可行的。因此就應(yīng)從儲能裝置的儲能效率上入手，提升對儲能裝置的實時控制來構(gòu)建出精確的控制模式，優(yōu)化當(dāng)前現(xiàn)有的儲能調(diào)度算法、探尋到最優(yōu)的儲能容量比。結(jié)語總而言之，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的逐漸提升，我國在發(fā)展的過程中消耗的能源數(shù)量逐年增多，石油等化石類能源逐漸不能夠滿足社會發(fā)展的需求。因此研究新能源成為我國未來能源發(fā)展的必然走向，當(dāng)前在大規(guī)模新能源電力消納的過程中，由于我國各項技術(shù)水平、調(diào)度能力、環(huán)境因素等多種影響因素的影響，嚴重制約了新能源電力的消納能力。阻礙了新能源電能的研發(fā)與應(yīng)用，本文從多個方面入手，淺析消納大規(guī)模新能源電力的措施，希望能夠啟到一定參考作用。參考文獻黎賓.德國分布式新能源利用對我