构建以新能源为主体的新型电力系统

康月明

中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 湖南 长沙 410014

摘要：目前中国电网的特点是容量大、多回路传输、直流等，并且风力发电和大规模光电混合电网有了新的形式。由于这种电网结构比较复杂，其组成部分也比较多样化，该系统的实施过程将产生重大干扰问题，对AC/DC系统的稳定运行构成重大挑战。电力系统的稳定性与有效利用电力密切相关。本文是以建设新能源为基础的新电力系统来展开论述。

关键词：构建；新能源为主体；新型电力系统

引言

在我国经济发展由高速增长阶段过渡到调整巩固阶段，面对复杂的国内外经济局势，以及全球能源日益匮乏、环境污染日益严重的状况下，坚持发展“低能耗、低污染”为基础的“低碳模式”为我们提供了新的出路。低碳节能化势必要减少二氧化碳的排放量，而我国电力行业是国民经济中CO2排放最大的部门，要进行节能减排、促进可持续发展，就要发挥好电力产业节能潜力。文中的研究，对我国电力行业产业结构、节能减排、低碳模型进行了分析，以期望找出电力低碳化发展影响因素与路径。

1特征

新能源电力系统的中心意义就是实现真正的“纵向垂直互补,垂直网络负载能源存储协调”的帮助下相关的技术手段，减少一次性能源的使用，增加新能源在电力系统的比重，最后逐步使可再生能源占据电力资源结构的主要位置。新能源发电系统具有随机性和波动性、受温度的影响较大的特点，新能源集成产生的振荡对电力系统的安全运行有着重要的影响。因此，新能源比例越高，振荡问题就越严重，新能源的普及不仅会影响电力系统的安全稳定运行，而且会对新能源电力系统的运行率产生重大影响。选择将传统煤燃发电系统转化成新能源电力系统最主要的原因就是，新能源系统本身所具有的可再生性、可重复性及可利用性。风能、核能、太阳能和水能等新能源的开发利用是现阶段新能源发展的重要组成部分。目前，清洁改造电力基础设施的配套能力有待进一步提高，新能源电力系统深入渗透率高，导致对新能源电力系统的控制有着严重的不稳定性。特别是分布式发电的“弱调度”特性，使高渗透电力系统的运行难以控制。因此，研究多资源、多总体目标以及多约束的协调控制技术是十分必要的。新能源的另一个重要特点是能源密度低。例如，风速为3米/秒时，能源密度约为20瓦/平方米，尽管太阳能是在每天中午的日照时间，但太阳的能量密度垂直于地球表面只有1000瓦/平方米，限制了新发电厂的独立发电能力。许多小型发电机与电网相连，使电力系统站的受控发电机呈爆炸性增长趋势。

2新能源电力系统主要发电类型

2.1风力发电

风能主要是将风能转化为电能，利用风能，利用风能转动风车，提高增长机的速度。风力发电原理简单，主要是将风力动能转化为风力发电机机械能。输出功率和风速是风力和分离器之间的联系。由于自然界的风速异常，发电过程的输出功率也不稳定。风力发电必须储存在储能设备中，不能直接连接到电器上。该国拥有大量风能资源，风力发电工艺成本较低，技术也比较成熟，但也存在相应的差距，即风力发电的不稳定性。

2.2太阳能发电

随着经济和社会的发展，太阳能的利用越来越成熟，太阳能热能和太阳能的生产是应用的基本形式。光伏发电包括光伏发电、光化学发电、光伏发电等。，这是我们生活中最常见的太阳能生产形式。太阳能电池是一个重要的机制，其质量决定了整个系统的效率和效能。目前，太阳能的主要利用形式是太阳能热水器、小型家用太阳能发电厂、大型太阳能发电厂、航空航天等。现在太阳能的实际成本很高，效率普遍较低太阳辐射的能量是巨大的，只影响到地球大气层的三分之一，但这种小能量足以提供地球上大部分的生命能量。从这个角度看，太阳能将是人类未来最可靠的能源。建设太阳能发电综合系统和运输网络。只有在这两个领域取得决定性进展，我们才能计算出太阳能的有效利用。

2.3光伏发电

光伏发电采用太阳能电池板作为组件，与转换器和控制器等部件合作形成发电系统。光伏发电的范围很广，既可用于航天器，也可用于家用电力，太阳能电池作为基本部件。光伏发电不仅安全可靠，而且没有污染，太阳能来源众多，无需安装线路。但是，太阳能发电也有不稳定和间歇等特点，电池板的寿命为20至30年，制造过程需要使用硅和硼等化学物质，这很容易造成其他污染。

3新能源大规模接入对电网影响的应对措施

3.1并网安全稳定性策略

建立新能源发电单元仿真模型、场站详细仿真模型及参数库，系统仿真还原大规模风电脱网事故，模拟风电并网对电能质量的波及关系，明确新能源发电并网稳定边界条件和技术要求以及高/低压穿越、电网适应性等并网试验，并网性大幅度提高。另外，加强新能源场站主动支撑控制系统，能够实现场站对系统电压、频率的快速响应，新能源场站对系统频率、电压的支撑能力显著增强。此外还要对保护装置进行各种优化，根据电网结构、风电场的容量及SVC调节的特点设计无功补偿装置，进行动态无功补偿，对于低电压或高电压应具备快速的穿越或切除能力，保证电网的稳定性。

3.2科学有效发挥电力行业整体协调作用

要发挥好电力行业协调作用。一是各种发电方式之间要协调，合理分配各种发电方式的比重，在保证电力安全平稳运行的情况下减少煤电比重，增加新能源发电比重。二是输电配电网络要协调，新能源发电区域差异性较大，如何协调新能源发电有效供给，减少新能源发电消纳不足也很关键，同时应促进用户新能源发电合理上网，激励用户参与电力可持续性建设。

3.3离线在线分析，实现新能源的可调度性

目前新能源资源在特定的时间段内弃风、弃光现象严重，为使资源优化使用，新能源和火力发电优化合理配置，实现新能源的可调度性，对新能源发电进行离线、在线分析，用概率来协调新能源发电并网所带来的各种不确定的问题，监控和分析接入电网的运行风险，在线跟踪电网运行状态的变化过程，合理安排和优化电网运行方式。建立新能源生产模拟系统，可以对新能源的消纳、运行进行评估。在新能源发电多时可通过省间互济、自备电厂交易等实现新能源消纳“双升双降”目标。

结束语

狭义上讲，智能能源是指基于现代通信、网络技术，致力于提高能源利用效率的环境友好型能源发展模式。 从广义上讲，智慧能源是能源产业、能源装备产业、互联网产业和现代通信产业等多元产业融合发展的概括，不仅包括传统化石能源的智慧生产，还包括随机波动的新能源安全和网络。 不仅包括能源的生产、转换、传输、储存和消费等环节，还包括能源周边产业、能源电力技术体系以及能源政策机构的发展和变革。

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