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随着风电在电力系统中的比重不断增加,电力供需平衡与电网稳定运行将会面临前所未有的挑战。如何协调电力系统中的各个参与者配合消纳较难预测的风电?什么样的政策能够激励发电端甚至消费端积极配合辅助电力的供需平衡?这些问题的答案将会是风电能否进入良性循环发展并成为电力系统主角的关键。2014年底,丹麦风电全年平均覆盖负载的比列已经达到了39%,最大时刻甚至达到132%。经过多年从政策到运营的摸索,丹麦形成了一套有效的风电发展和消纳的方法。这使得丹麦在2020年实现50%的电力来自于风能成为可能。
1. 风能带给电网运营的挑战
电力系统中的电力生产与消耗需要时刻保持平衡。电力消耗的上下浮动主要取决于人们的生产和生活方式。因此,为了维持供需平衡,传统发电厂可以通过实时调节化石燃料的燃烧量而改变发电量来匹配电力的消耗。目前还没有一个有效的技术能够大量的存储电网中的电,供需平衡需要实时调节、并以分钟计保持平衡。在这个背景下,大规模的风电并网给系统运行带来了前所未有的挑战。
首先,相较传统发电厂,风电的间歇性和波动性是不可控的。其次,传统电厂例如煤电厂,需要24小时甚至更长时间启动。那么为了维护供需平衡,在一定量的电力消耗下,大规模风电所导致的短时的供大于求会迫使传统电厂下线。而一旦传统电厂下线,就需要等待至少24小时才能重新发电。在这段时间,一旦风电不能满足负载,供需平衡将不能维持,甚至大停电。电力系统一旦崩溃将造成巨大的经济损失。这种情况使得电力生产以及调度变得更加具有挑战。
因此,为了消纳风电,电力系统要根据风机的出力,除了调节风机本身还要调节传统电厂甚至负载端来达到整个系统的供需平衡。可见,大规模风电并网的挑战之一就是电力系统多方协作维护系统的供需平衡。
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