摘要：随着新能源发电项目接入电网容量逐年增多，本次通过张梁供电区接入的新能源发电站，结合现有网架结构及供电负荷，分析张梁供电区新能源发电消纳情况。
关键词：新能源发电；消纳能力；电网峰谷差
0 引言
我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国之一，也是少数几个以煤炭为主要能源的国家之一，在能源生产和消费中，煤炭约占商品能源消费构成的75％，已成为我国大气污染的主要来源。因此，大力开发太阳能、风能、生物质能、地热能和海洋能等新能源和可再生能源利用技术将成为减少环境污染的重要措施之一。陕西有着丰富的太阳能和风能资源，具有发展风电和光伏发电的优势。截止2016年张梁供电区已陆续接入多个新能源发电项目，由于新能源发电量已经大于区域负荷，但上级电源又不允许倒送电量，供需矛盾日渐突出。
1 供电区电网现状
某供电区通过边砖、边滩、边梁双回以及边王、边山线共计8回线接入330kV某变电站运行。由10座风、光电站（装机容量661MW）和12座110kV公网变电站（变电容量为624MVA）及9座110kV用户变电站（变电容量为467MVA）组成。预计2016年某供电区最大负荷为440MW，主要为地区的油田开采负荷。
图1 供电区地理接线图.png)
根据接入330kV某变电站的线路情况，又分别形成以下3个独立的供电网络：
1）其中110kV砖井变电站、110kV定边变电站、110kV繁食沟风电场、110kV振边光伏电站、110kV油房庄变电站为一个区域（简称砖井供电区）。
2）110kV张梁变电站、110kV周台子变电站、110kV姬塬变电站、110kV红柳沟变电站、110kV白泥井变电站、110kV王盘山变电站、110kV白马崾岘变电站、110kV新寨变电站、110kV众源绿能变电站、110kV樊学变电站、110kV旦八变电站、110kV黄河陕光伏电站、110kV拓日光伏电站、110kV拓日新能光伏电站、110kV张家山风电场、110kV冯地坑风电场为一个区域（简称张梁供电区）。
3）110kV郝滩变电站、110kV新安边变电站、110kV沙集变电站、110kV东坑变电站、110kV杨米涧变电站、110kV油坊坪变电站、110kV姬家畔变电站、110kV草山梁风电场为一个区域（简称郝滩供电区）。
三个供电区中又以张梁供电区的新能源发电量与用电负荷矛盾最为突出，因此对张梁供电区的供用电情况进行重点分析。
2 供电区电力电量平衡分析
本次对张梁供电区进行电力平衡，张梁供电区的电力缺额为226MW，需上级电网补充。由于张梁供电区以330kV某变电站为支撑，网内备用容量和调峰主要依靠上级电网进行调节。目前张梁区域的新能源装机容量已达到428MWp，约为张梁供电区的最大负荷的2倍。因不允许出现向上级电源倒送电量，新能源出力无法在负荷端全部消纳。
表1 张梁供电区电力平衡表 单位：MW.png)
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3 电力消纳分析
3.1新能源出力特性分析
根据某区域已运行的光伏电站和风电站资料，光伏电站每天出力时间集中在6点到19点，冬季出力时间短，夏季出力时间长，最大出力时间为中午13点左右，晴朗天气光伏电站出力形状类似正弦半波，非常光滑，而多云天气由于受到云层遮挡，辐照度数据变化大，导致光伏发电系统出力降低且短时间波动大，光伏电站日出力特性见图2。
风速日变化特点为：一般晚上 21 点左右风速逐渐加大，至凌晨零点最速大，然后开始减小，至中午10时风速小，风电出力特性详见图3。对比风电和光伏电站出力特性曲线，可以看出，风电一般晚上出力较大，中午出力小，而光伏中午出力大，夜间出力为零，光伏和风电有一定的互补性。
图2 光伏电站日出力特性.png)
图3定边县80m高度风速和风功率各月日变化曲线3.2新能源发电峰谷差分析.png)
2016年，预测张梁供电区最大用电负荷222MW，夏季日负荷高峰为200MW出现在18时，负荷低谷为161MW出现在3时，峰谷差为39MW；冬季日负荷高峰为222MW出现在17时，负荷低谷为190.25MW出现在24时，峰谷差为31.75MW。
2016年张梁供电区域对比电网日负荷曲线，每天负荷高峰时段光伏出力20%，负荷低谷时段光伏出力为零，光伏出力主要集中在午间腰荷时段，中午等效负荷最低，晚上最大。
2016年夏季时，光伏装机容量为279.5MW时，等效的日负荷高峰为189.6MW出现在21时，负荷低谷为-79.54MW、出现在13时，峰谷差为269.14MW，峰谷差增加了230.14MW。等效低谷时张梁供电区将出现电量倒送330kV定边变电站的情况。
2016年冬季时，光伏装机容量为279.5MW时，等效的日负荷高峰为214.77 MW出现在18时，负荷低谷为-20.24MW出现在13时，峰谷差为235.01MW，峰谷差增加了203.26MW。
由于张梁供电区光伏电站接入较多，因此总的光伏峰谷差增加了230.14～203.26MW，对电网区域影响较大，在等效低谷时张梁区域电网出现向330kV某变电站倒送电量的情况，如考虑到148.5MW风电场的影响则倒送现象更加严重，这样增加了调度运行的难度。新能源电站需压出力运行。
4 潮流计算
4.1计算原则
1）计算水平年： 2016年。
2）计算网架：以110kV电网网架为基础，分别选择夏大、夏小、夏13时、冬大、冬小、冬13时六个典型运行方式的潮流分布进行电气计算。光伏电站按照各时点晴天出力曲线考虑，选取中午13 时作为出力大发方式；根据现有风电场运行经验风电场出力按大方式40%、小方式大发校核、13时方式时风电场出力25%。
3）计算范围：考虑到目前330kV某供电区域又分为三个小供电区组成，由于郝滩供电区与张梁供电区及砖井供电区没有线路联系，因此本次计算张梁供电区和砖井供电区的网架。
4）对35kV及以下电压等级上网的小机组进行了负荷等值平衡。
4.2计算结果
1）在冬大方式和夏大方式下：光伏出力20%、风电出力40%状态下。与上级电网连接的5条联络线没有出现过载现象，并能能满足 N-1 校核。没有出现向上级电源倒送的情况。
2）冬小方式和夏小方式下：因为小方式出现在夜间所以光伏停发，而夜间风力较大所以风电大发状态，张梁电网内电力可自平衡，没有出现潮流倒送的情况。
3）在冬13 时方式和夏13 时方式下：光伏大发、风电出力25%状态下，将会出现向上级电网倒送电量107kW～120.8 kW的情况，需要限制新能源发电。
4） 13时方式光伏大发、风电大发的极端状态下，将会出现向上级电网倒送电量170.2 kW～184.8 kW的情况，需要限制新能源发电。
5 结论
根据以上分析，在13时方式光伏电站大发和风电场大发方式或者风电出力25%方式，出现向330kV某变电站倒送电的问题，根据联络线调度协议，这种情况下光伏电站和风电场需要配合调峰避免联络线返送，必要时需通过限制新能源电站出力的措施来保证系统稳定运行。
建议制定好电网调峰预案，合理安排运行方式，减少弃风和弃光情况的发生，并且与上级电网协调，允许新能源发电量倒送上级电网。
参考文献：
[1] Q/GDW480--2010 分布式电源接入电网技术规定[R].国家电网公司
[2] GB/T 19964--2012 光伏发电站接入电力系统技术规定[R].国家标准
论文作者:王骞,王蕊,严小龙
论文发表刊物:《基层建设》2016年25期
论文发表时间:2017/2/20
标签：变电站论文; 光伏论文; 新能源论文; 电网论文; 电站论文; 负荷论文; 大发论文; 《基层建设》2016年25期论文;