2.2 新能源消納關鍵因素理論分析

對于內(nèi)部無網(wǎng)絡約束的系統(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,“負荷+聯(lián)絡線外送功率”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時刻的負荷功率;Pt(t)為t時刻的聯(lián)絡線外送功率,送出為正;Pg,i,max為系統(tǒng)內(nèi)第i臺常規(guī)機組的最大技術出力;Pg,i,min為系統(tǒng)內(nèi)第i臺常規(guī)機組的最小技術出力;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出力之和應該大于負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：

定義負荷率λ為一個開機周期T內(nèi)平均負荷與最大負荷的比率：

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

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)相關標準規(guī)定,在保證安全的基礎上已經(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、負荷電量El及負荷率λ決定。電源調(diào)節(jié)性能越好、負荷電量越高、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市場機制,解除省間交易壁壘,調(diào)動調(diào)峰服務積極性。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“負荷+聯(lián)絡線外送功率”等效負荷的負荷率。

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