舒印彪等：新能源消纳关键因素分析及解决措施研究-北极星风力发电网

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政府工作报告提出：“抓紧解决机制和技术问题，优先保障可再生能源发电上网，有效缓解弃水、弃风、弃光状况。”针对这一问题我们分享这篇文章，不代表我们的观点。

舒印彪1, 张智刚1, 郭剑波2, 张正陵1

1．国家电网公司,北京市西城区 100031

2．中国电力科学研究院,北京市海淀区 100192

舒印彪(1958),男,教授级高级工程师,长期从事特高压关键技术研发和工程建设、新能源发展研究、电力规划运行管理等工作;

张智刚(1964),男,高级工程师,主要从事电力运行及管理工作;

郭剑波(1960),男,教授级高级工程师,主要从事电力规划、运行研究工作。

张正陵(1963),男,高级工程师,主要从事电力规划及管理工作。

文章编号: 0258-8013(2017)01-0001-08 中图分类号: TM614

摘要

近年来,我国新能源快速发展,取得了举世瞩目的发展成绩,同时也出现了较为严重的弃风、弃光问题。该文在总结我国新能源消纳现状的基础上,剖析了产生新能源消纳问题的机理,进而指出影响我国新能源弃风、弃光问题的关键因素。从灵活调节电源建设、火电机组改造、电网互联互通以及需求侧响应等多方面,系统性地提出了解决我国新能源消纳问题的措施,并通过生产模拟进行了场景验证。

关键词 : 新能源; 消纳; 弃风; 弃光;

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.162555

0 引言

能源是经济与社会可持续发展的基础,是人类生产与生活不可缺少的动力保障。随着能源安全、生态环境、气候变化等问题日益突出,加快发展新能源已成为国际社会推动能源转型发展、应对全球气候变化的普遍共识和一致行动[1-3]。

我国积极推动新能源发展,“十二五”末,我国新能源累计装机容量达到171.48GW,居世界第一位。风、光等新能源出力具有随机性和波动性,大规模消纳一直是世界性难题。由于我国的资源禀赋特点、电力系统条件和市场机制问题,消纳新能源面临更大挑战。随着新能源大规模开发,我国局部地区消纳矛盾逐渐凸显,出现了弃风、弃光问题,引起社会各界的关注。2015年全国新能源消纳电量223TW•h,弃风、弃光总量39TW•h,双双不断攀升。

本文在分析我国新能源并网和消纳基本情况的基础上,系统性阐述了产生弃风、弃光问题的根源,提出了解决新能源消纳问题的措施与方法,对于推动我国新能源更好更快发展具有指导意义。

1 我国新能源消纳现状

近年来,我国新能源并网装机和消纳总量高速增长。截至2015年底,我国风电累计装机容量达到128.30GW,“十二五”期间年均增长34%;太阳能发电装机容量43.18GW,“十二五”期间年均增长119%。其中,国家电网公司调度范围风电累计装机容量达到116.64GW,占全国的91%;太阳能发电装机容量达到39.73GW,占全国的92%。国家电网已成为世界上接入新能源容量最大的电网。“十二五”期间我国风电、太阳能发电逐年装机容量如图1所示。

2015年,全国风电发电量185.1TW•h,“十二五”年均增长30%;太阳能发电量38.3TW•h,“十二五”年均增长219%,风电、太阳能发电量增速比同期全国发电量增速高出28.7个百分点。风电发电量占全部发电量的比例由2010年0.7%提高到2015年3.23%,太阳能发电量占比由0.003%提高到0.688%。“十二五”期间风电和太阳能电量增长如图2所示。

图2 我国风电和太阳能逐年发电量

从新能源装机容量与最大负荷的比值(即新能源渗透率)来看,我国为22%,高于美国(10%),低于丹麦(93%)、西班牙(78%)和葡萄牙(63%),处于中等水平。总体来看,我国新能源发展取得了举世瞩目的成绩,装机总量已居世界第一,消纳总量实现了快速增长。但在新能源整体渗透率并不突出的情况下,弃风、弃光电量不断增加,引起社会广泛关注,成为学界研究的焦点问题。如何减少弃风、弃光,需要结合我国实际,从机理上深入探讨,分析问题产生的根源,找出科学的解决途径。

2 新能源消纳问题机理分析

2.1 新能源参与下的时变电力系统平衡调节问题

电力系统的发、供、用同时完成,电力负荷呈现明显的时变特点,目前我国区域电网峰谷差已达30%左右,并呈逐步扩大的趋势。系统平衡的原则是调节常规电源出力跟踪负荷变化,保持动态平衡[4]。电力系统平稳运行的一个基本条件是系统调节能力必须大于负荷的变化。

由于风、光的资源特性,新能源出力存在随机性和波动性。风电日波动最大幅度可达装机容量的80%,且呈现一定的反调峰特性,如图3所示。光伏发电受昼夜变化、天气变化、移动云层的影响,同样存在间歇性和波动性。

新能源高比例接入电力系统后,增加了系统调节的负担,常规电源不仅要跟随负荷变化,还需要平衡新能源的出力波动[5-6]。新能源出力超过系统调节范围时,必须控制出力以保证系统动态平衡,就会产生弃风、弃光[7-8]。新能源消纳问题与系统调节能力密切相关。

在一定规模的电力系统中,系统调节能力主要由电源调节性能决定,与电源结构相关。不同类型电源的调峰深度有很大差异。核电机组通常作为基荷运行,较少参与系统调节。凝汽燃煤机组和供热火电机组调节性能较差[9]。燃气、抽水蓄能、水电等电源能够快速启停、大幅调节,灵活参与平衡。我国电源结构以火电为主,电源总体调节性能主要取决于火电调峰深度和灵活调节电源比例。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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