电力系统新能源等效消纳能力及其工程应用

电力系统新能源等效消纳能力及其工程

应用

摘要：为应对日益加剧的能源与环境危机，各国政府相继提出了构建高比例

可再生能源电力系统的目标与计划。习近平主席在第七十五届联合国大会一般性

辩论上发表重要讲话指出，中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力

争取2060年前实现碳中和。这就需要改变目前以化石能源燃烧为主的发电结构，提升光伏、风能等清洁能源发电的占比。近年来新能源规模快速增长，截止2021

年底，全国可再生能源发电累计装机容量和发电量分别为10.63亿kW和2.48万

亿kW·h。新能源快速增长带来的系统消纳问题日益突出。

关键词：电力系统；新能源；等效消纳能力；工程应用

1整体思路

在进行省级及以上系统的电源规划时，通常会拟定多个新能源规划装机方案。进行方案评估时，需要计算每一方案的系统弃电率，明确系统调峰需求，规划合

理的调峰电源规模，控制系统弃电率在合理水平下。在实际规划过程中，对每一

方案都得使用生产模拟软件计算，计算较为耗时；其次，难以定量给出系统调峰

需求；此外，无法粗略判断系统的调峰电源规模，仅靠不断调整调峰电源方案，

生产模拟试算的方法得到调峰电源规模。

针对以上问题，结合新能源资源特性曲线，本文引入电力系统新能源等效消

纳能力的概念，在实际工程允许的误差范围内，可快速计算系统的弃电率，定量

评估系统调峰需求，粗略判断调峰电源规模。

2新能源消纳全局方案

基于碳达峰碳中和目标，“十四五”时期，要统筹发展和安全、保供和转型，牢牢抓住电网大建设机遇，以深化电力体制改革为引领，建立促进新能源消纳政

策体系，探索新能源消纳的新模式，加强新能源在工业、交通、建筑等领域的应用，提高新能源在终端能源消费中的比重，形成清洁、安全、智能的新能源消费

方式，构建高比例新能源体系，在推动建设新型电力系统中打造新高地。

新能源消纳全局方案主要包括4个方面：统筹考虑量的有序增长和质的有效

提升，合理确定新能源开发规模、布局和时序，积极促进储能设施配建，助力新

能源科学有序开发和就近并网，就地消纳；优化服务体系，完善新能源并网流程，强化内部协同和专业联动，为新能源发展提供一站式、全链条服务；深化节能减排，推进工业、建筑、交通等重点领域提高能效，形成绿色低碳的生产生活方式；坚持规划引领，围绕发展布局、优化电网网架、重大项目用电等因素，聚焦重点

区域，按功能需求、分电压等级差异化修订电网规划。

3电力系统新能源等效消纳能力及其工程应用

3.1明确消纳责任，把握售电时机

在绿色电力发展的过程中，相关市场主体应认识到自身的市场消纳责任，并

注重精准把握绿色售电时机。虽然电力企业在绿色电力营销过程中面临着一定的

机遇，但也面临着激烈的市场竞争。在促进绿色电力发展的过程中，我国借鉴了

美国的“配额制”市场模式，通过市场强制手段进行绿色电力的消纳配额，相关

市场主体在此过程中承担了电力消纳的市场职责。电力企业作为电力消纳主要的

责任承担主体，在促进绿色电力营销的过程中，可首先将业务核心放到耗电量比

较大的工业用户和商业用户之中，尤其是能源消耗量比较大，对价格比较敏感的

需求侧，为其制定绿色能源供给方案，尽可能在提高绿色电力市场消纳能力的同时，降低用电成本。通过选择能耗较好的代表性企业，发挥代表性企业的带头作用，可以逐步进入市场之中，起到减轻电力市场消纳压力的作用。

3.2发挥资源优势，强化风险管理

资源是电力市场营销竞争的主要因素，市场主体在进行绿色电力营销提高市

场消纳能力的同时，也要切实挖掘资源在绿色电力市场发展中的优势，强化风险

管理对于市场消纳的积极作用。首先，电力企业在绿色发展的过程中，应明确可

再生能源的出力和市场需求之间的关系，通过多渠道购入新能源电力，避免单一

渠道所产生的风险，实现对绿色电力的稳定供应。其次，在发电过程中应强化技

术在市场电力资源配置中的积极作用，引入先进的大数据技术、云计算技术等，

通过资源配置降低成本。最后，电力企业应强化自身的成本控制能力，提高自身

的电力调度能力，应用智能技术对绿色电力能源进行科学调度，降低运维成本，

并根据市场的变化进行价格的调整，为用户提供价格缓冲带。

3.3等效消纳能力的工程应用

规划研究中，新能源的有效容量是资源特性分析的一个重要指标，指定弃电

率下的有效容量系数。

如常选取弃电率为5%,则对应的95%有效容量指新能源累计电量为95%时的最

大出力值。95%有效容量系数为0.5,其物理意义为如果系统能够保证消纳风电装

机50%的出力，即可满足全年弃电率控制在5%以下。

求得系统的等效消纳能力后，可快速计算不同新能源规模的系统弃电率。改

变系统等效消纳能力，比如进行火电灵活性改造，也可按此方法快速计算系统弃

电率。

在得到系统的弃电率与调峰需求后，需要进行调峰电源的规划。以常见的火

电灵活性改造与储能为例说明。

3.4新能源发电企业

从参与电力现货市场的角度对消纳机制进行分析，现货市场属于短期交易市场，可以应对绿色电力发电的随机性问题，在短期内可以提高新能源电力的消纳

空间。新能源可以通过降低边际成本的方式扩大市场份额，采用现货市场解决电

力的大规模消纳问题。国家发展改革委于2021年颁布建立电力现货市场试点，

并稳步推进新能源参与到市场之中，通过将一部分新能源项目发布到网上的方式，进行市场交易，推动绿色电力交易模式的扩大，提高市场对绿色电力的消纳能力。

从绿色电力交易试点的角度进行分析，新能源发电与传统发电模式具有属性

差别，绿色电力在发电中不会产生碳污染和能源消耗，具有环保价值，但其在电

能生产上与常规电源具有同质性特点。采用“证电分离”的交易模式，需要重点