可再生能源供電電網面對的挑戰和解決方案分析

2018-08-15 16:08:30 點擊數:

受環境和儲量等因素的制約,在未來電網電源中,化石能源占比將逐步降低。與此同時,以風能和太陽能為代表的新能源(易變可再生能源)有很大的增長空間,并將逐步取代傳統能源。截止2017年底,我國非水可再生能源裝機達到16.5%,發電量占比約為6%(來自中電聯統計數據)。預計到2020年、2035年和2050年,非水可再生能源電源裝機占比可達17.53%、47.96%、71.75%,發電量占比可達8.78%、29.18%、53.35%(來自中科院咨詢項目)。新能源本身具有較強的波動性和隨機性,其產生的電能依靠電力電子設備接入電網。而電力電子設備的低抗擾、弱支撐、零慣量特性將使電網安全穩定問題日益突出,在量變積累下有可能引發電網運行特性的質變。那么新能源比重的增加會給電網帶來哪些變化和挑戰?系統特性的拐點將出現在哪里?我們又可以采用哪些技術來應對這些挑戰,以最終實現100%可再生能源供電的電網呢?

電力系統的功能環節包括發輸變配用,其中發電設備占有非常重要的地位,負責將其他形式的能源轉化為電能。電網中用于發電的能源有多種形式,如圖1所示。由于傳統化石能源儲量和環境等因素的制約,提高可再生能源占比已經成為未來電網的主要發展目標。

風能、太陽能等新能源易受氣候影響,其出力具有隨機性和波動性。眾所周知,電網中的發電和負荷要時刻保持電力平衡。發電側注入電網功率隨機易變不利于電網的穩定運行。由于新能源與天氣有較強關聯,新能源的消納方案應密切結合天氣預報來制定。為維持電網的穩定運行,目前采用的主要應對方式為棄風(棄光)。圖3所示為低負荷、80%新能源滲透場景下,電網采用棄風措施調節網絡功率平衡的過程示意圖。


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