摘要：随着我国经济发展的越来越快，人们物质生活水平的不断提升，人们生产生活中对电力的需求也是越来越大，而传统的热力发电有着污染大、能耗高、产能低等诸多缺陷，并不能很好的提供电力。因此，发展高比例的风能和太阳能光伏发电就是现在我国的研究趋势，也是可持续发展的必经之路。本文首先分析了互联电力系统的理念，详细探究了开发和消纳高比例风电与太阳能光伏的诸多问题，希望可以我国电力发展做出贡献。
关键词：互联电力系统；高比例风电；太阳能光伏；开发与消纳
我国的高比例风电与太阳能光伏有着独特开发与消纳方式，与国外发达 国家的大范围地投建分布式风机和分布式光伏的方式有着很大的不同。我国通常是建设的大规模风电和光伏基都是在远离了负荷中心地区地带进行，通过“远距离外送”的方式将电能传送到负荷中心。然而，风电和光伏电量的渗透率不高，产生了高弃、风弃光率的种种问题 。因此，就高比例风电与太阳能光伏的开发与消纳模式就需要更加深入的研究。
一、互联电力系统理念
电力系统在早期的发展模式是全面管理的电力系统，通过创建结构合理的完整的电力系统，可以有效将消费和生产进行集中管理，从而进行统一的调度与分配，并且能够很好的降低总装机容量，从而有效的减少了对动力设施的特兹，能够显著增强系统的运行稳定性和安全性，还可以对这一区域的能源资源进行科学合理的开发和利用，从而能够满足这一区域的人民生产生活用电需求。
但是，这种控制模式处理一定的监测点和控制点时，还可以有效进行处理。然而，一旦独立系统的规模扩大到一定成都市，这种模式就很难进行有效的处理。在上世纪二十至五十年代，互联电力系统模式就在这种情况下诞生了。互联电力系统是将多种的独立电力系统依靠联络线或者是其他的连接设备所链接成的新烯烃。独立电力系统它的作用就是维持其计划功率，并且要对自身的负荷变化进行吸收，一旦这个地区出现了大量的干扰，也可以正常工作。过去的统一电力系统其实质可以称之为单控制区系统[1]。
电力系统中的互联对运行的两个重要帮助就是增强供电的稳定性以及提升电力生产的经济性，并且在正常的工作时间里可以实现共享发电，还可以降低容量，从而减少运行的成本，能够降低对新增容量的投资，使相邻的电力企业可以互相进行功率交换。
二、高比例风电与太阳能光伏开发与消纳的两种模式
我国的高比例风电与太阳能光伏有着两种开发与消纳模式，一种是在我国的西部地区建立大规模的光伏基地和风电设施，在这一地区对风电和光伏发电进行大规模的开发，这种模式也可以称之为“大规模远距离输送”；另一种则是在我国的中东部地区，重点对电力负荷的中心地区，大力开发光伏发电与风力发电。采取就地开发就地消纳的方式，这种模式也可以称之为“就地开发与消纳”。
目前，在我国的西部地区（甘肃、青海、新疆等）已经建成或者正在建设中的多个不小于一千万千瓦级的光伏基地以及风力发电设施，然而这远远超出了我国西部地区对电力的需求，当地并不能有效的负荷这些电力。因此，这些多余的电能就需要通过超过2000公里的特高压输电线路将其输送到我国的电力负荷中心，这就是前文所讲述过的“大规模远距离输送”模式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另一种“就地开发与消纳”模式其通常将风力发电设施以及光伏发电设备广泛分布在电力负荷的中心地区，然后将其接入到当地电网之上，这种模式也可以被称之为“分布式”，这种模式也并不是不可以将风力发电设施以及光伏发电设备进行集中建设，只要其生产的电力可以就地开发就地消纳。
三、从三个角度对两种模式进行比较
通过可用调节容量、再生能源电量比例以系统运行这三个方面证明大规模远距离输送并不可以有效的保证高比例可再生能源发电的原因。
（一）可用调节容量
调峰能力对电力系统能否接纳可再生能源发电有着至关重要的影响，调峰能力的基础就是以灵活电源作为根据。只有灵活电源能够拥有可控制容量占机组总体容量的比例增长，并且发电机组的爬坡效率也极大，包含坝后式水电站、燃油燃气机组以及抽水蓄能电站等，灵活电源不包括燃煤机组。有资料显示，在2010年对比中国、美国、西班牙以及德国四国的电源结构，我国灵活电源只占电网中5.6%这只只相当于德国的四分之一（22.8%）、约占美国的九分之一（48.4%）、约占西班牙的六分之一（36.4%）。由此可见，我国现在调节容量主要时通过燃煤火电进行控制，所以后续的对比研究就以燃煤火电为基础进行。
为了可以更好的对可用调节容量进行对比，选择通过下面这种示例：在系统的年峰荷日，其最小负荷标幺值设为 0.56 p. u，通过燃煤火电机组来提供可用调节容量，并且其最小出力设置在额定容量的一半[2]。同时，为了能够保证其系统功率与运行约束可以保持很好的平衡，就需要正在运行的机组其最小出力不能大于系统的低谷负荷，分析通过大规模远距离输送模式对可用调节容量所产生的影响。
如果在没有使用大规模远距离输送模式，机组在24小时之内其启停状态没有变化，为了可以保障其可以在每天最小负荷时段可以很好的对其进行运行约束，并且要保证全部处于运行状态的机组，其最小出力不能大于0. 56 p. u．，这个时候系统中各个机组的可用调节容量最大值就是0.56p.u. [3]。
如果在使用了大规模远距离输送模式后由特高压直流输电送入受端的最小功率为0.21 p. u．，然而全部处于运行状态的机组其最小不能大于0. 56 -0.21=0.35 p. u．，这就表明燃煤火电机组的可用调节容量约为0.35 p. u．[4]。
由此证明，采用了大规模远距离输送模式，反而会降低其可调节容量。
（二）系统运行角度
由前文可以得知，通过大规模远距离输送模式，不能有效提升可再生能源发电的比例。而通过“就地开发与消纳”模式则可以提升可再生能源的发电效率，从而提升其供电比例。而且，大规模远距离输送模式还会造成受端系统集成能力的减弱，使其不能发挥有效的作用[5]。所以，想要的提升可再生能源的应用比例，就应该通过就地开发与消纳的模式进行。
（三）可再生能源电量比例
有资料显示，我国目前高比例风电与太阳能光伏发电约占打捆电能的34%，这就说明仅对送端系统来说，每生产出1千瓦时的可再生能源电亮就需要通过生产2千瓦时燃煤发电量进行输送，这明显是得不偿失的。并且，有资料表明可再生能源电量渗透率最高也不过是占15%，在巴黎大会上习近平总书记明确承诺的要在“2030年我国的风能和太阳能发电之和要能够占到我国总电量的34%”相差甚远。
由此证明，仅采用“大规模远距离输送”的模式，并不能很好的保证高比例可再生能源发电的长远发展方向。
四、结束语
总而言之，诞生于上世纪二十至五十年代并一直使用到现在的互联电力系统拥有着分享、开放、对等以及互联等诸多特点，这些特点与现在的互联网特点简直时不谋而合，这也促进了互联电力系统的发展和进步。本文通过讲述互联电力系统的理念，详细阐述了两种高比例风电与太阳能光伏的开发与消纳模式，通过对比分析这两种模式的应用数据，为这两种模式应用方式提供理论依据。
参考文献：
[1] 余贻鑫， 孙冰， 秦超，等. 互联电力系统中高比例风电和太阳能光伏的开发与消纳模式研究[J]. 南方电网技术， 2017.(10):24-27.
[2] 任建文， 许英强， 董圣孝. 考虑储能参与的含高比例风电互联电力系统分散式调度模型[J]. 电网技术， 2018， (4):014-016.
[3] 和萍， 史峰， 耿斯涵，等. 风电并网容量与消纳模式对互联电网小干扰稳定性的影响[J]. 轻工学报， 2016， (2):66-73.
[4] 翟志丰. 风力发电与光伏发电系统小干扰稳定探究[J]. 通讯世界， 2016.(19):204-207.
[5] 杜尔顺， 张宁， 康重庆，等. 太阳能光热发电并网运行及优化规划研究综述与展望[J]. 中国电机工程学报， 2016， (21):5765-57
论文作者:惠迎春
论文发表刊物:《防护工程》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/17
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