舒印彪等：新能源消納關(guān)鍵因素分析及解決措施研究

2.2 新能源消納關(guān)鍵因素理論分析

對于內(nèi)部無網(wǎng)絡(luò)約束的系統(tǒng),新能源消納只需滿足發(fā)、用電動態(tài)平衡和系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力下限約束,“負(fù)荷+聯(lián)絡(luò)線外送功率”曲線與系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力下限之間的系統(tǒng)調(diào)節(jié)空間,即理論上的新能源最大消納空間,如圖4所示。

系統(tǒng)t時刻最大可消納新能源電力Pa(t)滿足 式(1)：

式中：Pl(t)為t時刻的負(fù)荷功率;Pt(t)為t時刻的聯(lián)絡(luò)線外送功率,送出為正;Pg,i,max為系統(tǒng)內(nèi)第i臺常規(guī)機組的最大技術(shù)出力;Pg,i,min為系統(tǒng)內(nèi)第i臺常規(guī)機組的最小技術(shù)出力;I為系統(tǒng)中所有常規(guī)機組的臺數(shù);βi是第i臺機組的調(diào)峰深度;β為系統(tǒng)內(nèi)常規(guī)機組的平均調(diào)峰深度。

其中,聯(lián)絡(luò)線功率必須滿足通道能力的約束：

式中Pt,max(t)、Pt,min(t)是聯(lián)絡(luò)線在t時刻輸送功率的最大值限制和最小值限制。

系統(tǒng)中常規(guī)機組的開機最大技術(shù)出力之和應(yīng)該大于負(fù)荷和計劃外送電力之和的最大值,并留有一定容量的正備用,如下式所示。

式中：R+為考慮新能源參與平衡后的正備用容量;Pt,plan(t)為聯(lián)絡(luò)線計劃外送功率。

由式(1)和(4),從增加新能源消納角度,在滿足平衡備用要求的前提下,應(yīng)該盡量降低R+,減少常規(guī)電源開機總量,安排調(diào)峰能力強的機組運行,增加系統(tǒng)向下的調(diào)節(jié)能力。

系統(tǒng)新能源消納電量空間為最大可消納新能源電力的積分：

定義負(fù)荷率λ為一個開機周期T內(nèi)平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比率：

式中El為負(fù)荷電量。電網(wǎng)的負(fù)荷峰谷差越大,負(fù)荷率越小。需求側(cè)響應(yīng)的作用也可以實現(xiàn)削峰填谷,減小峰谷差,提高負(fù)荷率。

孤立系統(tǒng)中,Pt(t)為0,新能源消納電量空間為：

正備用R+的安排是運行控制因素,一般依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,在保證安全的基礎(chǔ)上已經(jīng)將R+優(yōu)化至最小。從系統(tǒng)條件來看,孤立系統(tǒng)中新能源消納主要由電源總體調(diào)節(jié)性能β、負(fù)荷電量El及負(fù)荷率λ決定。電源調(diào)節(jié)性能越好、負(fù)荷電量越高、峰谷差越小,新能源理論消納空間越大。

電網(wǎng)互聯(lián)后,新能源消納電量空間為：

式中Et,A為電網(wǎng)互聯(lián)增加的新能源消納空間。實際電網(wǎng)中,計劃外送電力通常安排參與調(diào)峰,送電高峰與負(fù)荷高峰時段重合,Et,A可表示為：

由式(9),減少常規(guī)電源計劃外送電力,根據(jù)新能源出力靈活安排外送,能夠最大程度利用通道容量,增加新能源消納空間。電網(wǎng)互聯(lián)互通為實現(xiàn)調(diào)節(jié)能力的全局配置提供了物理支撐。

從體制機制上,新能源電力靈活外送需要配套建立跨區(qū)跨省交易和輔助服務(wù)市場機制,解除省間交易壁壘,調(diào)動調(diào)峰服務(wù)積極性。對于完全按照計劃外送電力的情況,外送電力的作用等效于增加負(fù)荷,新能源消納電量空間滿足式(10)。

式中：Et,D為計劃外送電量,送出為正;λl+D為“負(fù)荷+聯(lián)絡(luò)線外送功率”等效負(fù)荷的負(fù)荷率。

綜上,從系統(tǒng)條件來看,電源調(diào)節(jié)性能(最大技術(shù)出力、最小技術(shù)出力)、電網(wǎng)互聯(lián)互通(聯(lián)絡(luò)線外送能力)、負(fù)荷規(guī)模及峰谷差,是影響新能源消納的幾個關(guān)鍵因素。