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新能源发电及并网技术研究

国际新能源网  来源:福建省电机工程学会  日期:2017-11-01
  11 新能源发电及并网

  11.1 新能源优先调度与后评估技术

  一、 技术原理与特点
 
  新能源优先调度与后评估技术是指在满足电力系统安全稳定运行约束下, 根据新能源发电预测结果, 协调常规电源发电, 制定新能源场站调度计划,保障新能源发电优先调度和优先消纳, 实现不弃风(光) 或少弃风(光)。 该技术主要包括: (1) 新能源发电周、 日 前、 日 内和实时逐级时序递阶的调度与控制方法;(2)新能源场站优先调度序位评价技术;(3) 新能源发电优先调度后评估技术。
 
  该技术实现新能源发电的时序递阶调度与控制, 主要技术参数参见下表:
 
  新能源场站优先调度序位评价的主要指标: 预测准确率、预测合格率、 预测上报率、 低电压穿越能力、 有功控制能力、无功控制能力、累计限电量、 调度考核打分。 每周进行一次打分与排序。新能源优先调度后评估的主要指标: 新能源发电调峰受限时段火电最小技术出力、 负荷高峰时段机组备用率、 新能源发电断面受限时段通道利用率。 每日 对前一日 优先调度情况进行评价。
 
  德国、 丹麦、 西班牙、 美国等欧美国家新能源发电以分布式为主且灵活调节电源充裕, 新能源发电通过日 前和日 内市场竞价消纳。本技术针对我国新能源发电以大规模集中接入为主, 燃煤火电比重大、 电力市场机制不完善的现状, 采用时序递阶、 滚动协调的新能源发电计划区间调度方法, 将新能源发电有效纳入调度运行,充分挖掘电力系统消纳新能源发电的潜力。 该技术已在“三北”新能源富集地区试点应用, 显著提升了 以上地区的新能源发电利用率。
 
  本技术主要解决以下问题: (1) 新能源发电与常规电源协调优化调度运行,预留新能源发电接纳空间; 新能源场站发电计划编制; 新能源自 动协调控制; (2) 新能源场站优先调度排序, 促进新能源场站技术升级与改造;(3) 新能源优先调度结果后评估, 展示新能源发电优先调度的成果, 实现全网最大化消纳新能源。
 
  二、 适用条件
 
  (1) 适用于有风电/光伏发电并网的国调、分中心、 省调;
 
  (2) 与新能源场站需建立通信通道;
 
  (3) 新能源场站需及时准确上传运行数据并接收调度指令。
 
  三、 推广应用计划
 
  2016 ~ 2018 年, 在“三北”地区所有省级调度控制中心开 展应用。
 
  2019 ~ 2021 年, 在国网范围内所有省级调度控制中心开展应用, 全网技术应用覆盖率和实用化率达到 100%。
 
  11.2 电网新能源接纳能力评估技术
 
  一、 技术原理与特点
 
  新能源接纳能力评估是在一定电源、 电网和负荷条件下,考虑电力电量平衡等因素, 通过电力系统时序生产模拟的方法, 优化新能源与常规电源运行方式,确定新能源接纳的最大电力电量量化评估技术, 主要用于综合评价电力系统对于具有出力波动特性的新能源发电的接纳能力, 是新能源和常规电源制定合理的年/月 电量计划、 在线协调优化的前提和基础, 是提升新能源消纳能力的重要技术支撑。
 
  电力系统生产模拟是在一定的负荷条件下, 模拟各种电源运行状况和发用电平衡的一种仿真方法。 生产模拟仿真方法有两个分支,一个是随机生产模拟, 即, 考虑负荷概率特性以及发电机组运行及受迫停运等概率特征对系统运行的随机影响而进行的生产模拟; 一个是时序生产模拟, 即, 考虑负荷曲线随时间变化的特性,逐个时间断面模拟电力系统发用电平衡情况, 两种方法都广泛应用于电力系统规划、 运行、电力市场分析等方面。时序生产模拟方法基于电力 系 统最基本的实时生产过程,保证每个时间断面各种电源发出的电力以及联络线输送电力与负荷需求保持相等, 并将时间断面向前不断推进。 由于各时间断面之间具有连续性, 时间间隔确定, 任何一个时间断面过渡到下一个时间断面时,应满足电力系统运行的各种边界条件, 比如, 只有运行的机组能够在功率调节范围内提供功率、 机组功率由较小的功率增加到较大功率的限制等。目 前, 该技术已经应用于公司“三北”地区省级电网新能源消纳能力计算, 及公司新能源发电年度运行方式计算中,同时在公司相关部门开展大用户 直购电、 新能源与抽蓄联合运行、 省间联络线灵活调整、 2020 特高压网架下新能源消纳分析等多项工作的研究决策中得到了应用。
 
  本技术主要解决以下问题:
 
  (1) 新能源优化规划; 新能源接纳能力分析计算;
 
  (2) 含新能源的电网运行方式计算;区域电网联络线运行方式优化计算; 冬季供热期供热机组运行方式优化计算;
 
  (3) 新能源并网对电力系统运行的影响研究; 促进新能源消纳能力的措施研究;
 
  (4)电力市场环境下新能源消纳政策影响量化分析; 新能源参与电力市场运行经济性分析。
 
  二、 适用条件
 
  (1) 适用于有大规模风电/光伏中长期规划的电网及相关政府机构;
 
  (2) 调管范围内新能源发电占最大负荷超过 10%的电网调度机构;
 
  (3) 电力市场化改革试点区域的省级以上电网。
 
  三、 推广应用计划
 
  2016~2018 年, 在“三北”地区所有省级调度控制中心开展应用。
 
  2019~2021 年, 在国网范围内所有省级调度控制中心开展应用, 全网技术应用覆盖率和实用化率达到 100%。
 
  11.3 新能源理论发电能力计算技术
 
  一、 技术原理与特点
 
  新能源理论发电能力计算是指综合利用新能源场站地理环境信息、 场站布局信息、 实测气象资源信息等, 以新能源发电原理为基础,在充分考虑新能源发电设备相互影响、 地形地貌影响等因素下, 通过相关方法计算新能源场站在给定时间内的理论可发电量。
 
  通过新能源理论发电能力计算可提供新能源场站的理论最大发电量, 为新能源场站评估运行管理水平、 科学合理评估新能源弃风/弃光电量提供科学依据。 同时, 基于理论功率计算的新能源发电能力评估结果还能为新能源功率预测精度提升、 实时有功控制等提供基础数据。国外对新能源发电能力计算的研究和应用主要体现在新能源资源的评估和计算,通过新能源资源的评估指导新能源开发利用; 随着近年来我国新能源弃风/弃光等问题的突显, 新能源发电能力计算的技术需求日益强烈。与资源评估方法相对, 新能源发电能力计算以电量为目标, 需综合突破发电单元间相互影响、 地形地貌对资源分布的影响、 基础数量质量差、 计算量庞大等技术难题。
 
  二、 适用条件
 
  (1) 适用于我国不同地理条件和气候条件下的新能源电站, 应用对象为新能源场站及各级电网调控中心;
 
  (2) 风电场需在场站 5km 范围内建立实时测风塔, 具备包括风机轮毂高度在内的至少三个不同层高的风速、 风向测量, 数据采集时间间隔为 5min;
 
  (3) 光伏电站需要在场站内建立包含测光设备的环境监测系统,可测量太阳总辐照强度度和直射辐照强度, 时间分辨率为 5min。
 
  (4) 新能源场站需要建立可靠的集中数据库以及调度端与场站端安全可靠的上行数据通道,将风电场测风塔的测风数据、光伏电站环境监测系统的测光数据传送到调控机构。
 
  三、 推广应用计划
 
  2016~2018 年, 实现该技术在三北地区省级及以上调度机构的推广应用。
 
  2019~2021 年, 实现对公司范围内所有新能源装机超过100 万千瓦的省区全覆盖。
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