提高新能源消纳能力的电力系统调度分析

提高新能源消纳能力的电力系统调度分析

摘要：新能源，重点在"新"，这不仅指其出现的时间短，更是指其产生的效应有

别于传统能源。因而，这种能源一经发掘，就被广泛的投入生产。但是，因为种

种原因，这种能源在实际生产中却没有发挥其应有的效力，究其根本，还是消纳

过程中出现了问题。本文旨在从各电力出发，探索其研究现状，并对各系统的消

纳成本进行规划和控制。

关键词：新能源；消纳能力；电力系统调度

当前，我国的主要发电方式是火力发电，火力发电会消耗大量的煤，给环境

造成污染，同时也造成了化石能源短缺的问题。随着能源和环境政策的转变，电

力企业的生产与电能使用的格局也发生了根本性的变革，新能源发电也逐渐由电

力系统的补充能源角色向替代能源角色转变。新能源具有清洁度高、可再生的特点，但是，其在使用的过程中实际的接收能源和能源的转换之间存在着差异，造

成成本的浪费，而且降低了整个转换过程的可靠性与安全性。因此，需要对转换

过程各电力系统的能源分配进行研究，从而提升新能源消纳能力。

一、研究现状

1.1风电型系统

在整个电力调度的过程中，风和火是重要的动力来源。然而，利用火力会造

成高污染，这就违背了发展的持续性和清洁性的相关原则。在风电产生之后，极

大地改善了环境协调的情况。风能产生于自然，依托于自然强大的创造能力，所

以就具有“无尽”的特性。与此同时，这种能源没有实体化形态，电力转换时不会

出现污染现象，这样不仅保证了能源消纳过程的环保性，而且也保证了消纳结果

的高收益性。然而，要利用来自于大自然的能源，也就意味着该种能源的产生时

间和产生质量会受制于自然，具体就表现在风能利用时间的不稳定性，利用效率

也不稳定。

1.2太阳能、风能的发电

能源使用不再依托于某一个单一能源，而是将所有可用能源进行了配对重组，形成两两互补的形式。这种模式旨在强化发电的效率，实现资源之间的互补与优化，以风和光为例，使用风能存在不稳定性，而光具有一定的稳定性和持续性，

这就很好地弥补了风能使用的缺陷。然而，虽然稳定性的问题得以解决，却出现

了电力供应不足的现象。同时，风、电、水等的结合虽然会产生稳定性强、流量

充足的电力，但这种大流量却也对系统造成了较大的冲击力，使得系统超负荷运转，造成了系统原本消纳能力得不到充分发挥的结果。

二、电网新能源消纳

由于发电厂（火电、水电、核电、风电等）发电后都会经过电网进行传输，

不能对电能方便地进行储存，若当时不用掉就会造成资源的浪费，因此这就需要

将剩余的电能经过电能调度输送到有电能需求的负荷点，这个过程就称为能源的

消纳。电网、负荷、电源是影响新能源消纳的关键因素，要提升新能源的消纳能

力可以从电力系统调度入手进行分析和研究。

三、风电系统调度模型

在风电系统中，能源的消纳范围往往是根据需要而变化的，对于某一特定的

阶段来说，风力转换为电能的最大值一般具有固定性的特点。也就是说，在这一

阶段消纳的上限只适用于本阶段，不需要对其进行阶段延用，否则数据会出现错误，影响整个的转化效率。因此，对风电系统进行阶段化的负荷检测十分必要。

对于该系统的负荷检测，需要清楚系统的状态、能量消纳和接收等数据，保证数

据不变的前提下，对负荷容量进行计算和推测，从而设计出最佳的方案。其计算

公式如下所示：其中：Pg（t）代表第g台电机在时间段t内的出力；Cg（Pg （t））代表时间段t内电机组g发电的成本。

设定公式是以各数据趋于完美情况为基础的，所以这种公式所得出的最终成

本数据无限接近于零。这显然与经济投资现状不符。所以实际中进行计算的时候，还要考虑机组问题，确定机组出力情况，并且根据该项数值来进行范围界定，以

尽量保证该范围处于可控范围以内。此外，还应该预测风电转换的能量和时间，

以确定其消纳的大致范围，与最终的实际消纳进行对比，以保证两者之间的差距

不会太大，从而实现高效化地控制成本。此外，本系统的工作还应具有安全保证

相关的工作，这就要求在进行实际操作的时候，控制人员要控制好风电转化的容

量以及速度，保证两者之间始终处于平衡状态。与此同时，相关人员还要监督能

源的接收和转换过程，进而保证传输的稳定性。

四、太阳能蓄热机组的调度

太阳能受到时间和空间的限制，其存在的时间有限，想要将其转换为电能，

需要对其进行储存。在太阳能发电中，需要考虑的内容主要包括：蓄热机组当前

的运转能力以及其不断上升的效率。这两者之间的关系不是相互孤立的，而是呈

一种比例变化的趋势。所以，为了节省系统的调度经济成本，需要对这种函数关

系进行深入探讨。蓄热机组，是一种存储机器运转热量的模式，要想改善机组运

转的温度，需要调节机组中的冷却装置，保证机组安全、可靠运转，进而有效控

制成本。一般，消纳能力的上限与机组运转能量之间相互影响，且影响力大多呈

直线上升或下降的趋势。假设这种趋势的最小值和最大值分别为△g-（Pg）、

△g+（Pg）。这种趋势如果和机组的其它数据形成联系，比如：爬坡率、煤耗量等，就会形成机组成本计算的函数公式：

该式中只要清楚其中的各项数据值，就能够计算出该系统所需要的经济成本，还能够分析出成本损耗的最大环节。明白问题的产生点后，就可以对其进行数据

推测，明确可以减少成本的地方，从而使公式的最终结果为最小值，进而保证能

源消纳的有效性。

五、太阳能、风能的快速调节机组调度

为了保证电力转换的稳定性，需要进行能量分配，使得电力转换容量的时刻、季节间大体相同，这就需要借助快速调节机组。在这种模式中，所有工作都是以

上述机组研究为基础展开的，并将机组的蓄热持久性作为主要研究对象。与上述

模式不同，该种模式一改经济成本各因素之间的线性关系，转而形成一种无规律的、非线性的关系。所以为了便于我们的数据计算和成本规划，对公式的设计则

最好以不等式为基础。在上一阶段的研究中，公式设计并没有考虑机组的“余热”

时间，这是对成本的一大损耗。所以在此研究中，可以适时减少热能的投资，将

机器“余热”作为能源的一部分，减少成本。因为公式计算中含有某些变量因素，

使得公式结果存在变动性，这就造成了成本各组成部分之间关系的无规律性，加

大了对成本的预测、规划和控制。所以在计算过程中就要使用一个数据包容性足

够大的正数，对这些关系进行限制、约束，在外力的借助下，实现“非”与“线”的

有机转换。在约束设计结束之后，还可以改变公式中的某些变量，检测线性关系

是否始终适用。

结束语

综上所述，要想提高电网的新能源消纳水平，需要对电力系统的调度进行分