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深度

新能源并網消納的因素分析及相關建議

來源：國家電網報 | 0評論 | 3820查看 | 2017-04-11 15:31:01

發展新能源是緩解環境污染、應對氣候變化、保障經濟社會可持續發展的重要舉措，面向“十三五”乃至2030年中長期發展，以風光為代表的新能源發電在能源結構轉型中將發揮重要作用。本文對新能源并網消納中的關鍵因素進行分析，并提出促進新能源發展的相關建議措施。

　　新能源消納的關鍵影響因素

　　電力系統的特性是發、輸、配、用電瞬時完成，電源調節能力、電網聯通規模、負荷規模及響應能力共同決定了新能源消納潛力。電力系統平衡的原則是調節常規電源出力跟蹤負荷變化，當高比例新能源接入電力系統時，常規電源不僅要跟隨負荷變化，還需要平衡新能源的出力波動，電源調節能力影響新能源消納程度。電網互聯后，可根據新能源出力靈活安排外送，相當于增大了新能源消納空間。通過各類電能替代措施，增加用電規模，可為新能源消納提供額外空間；通過需求側響應可實現負荷的調節與轉移，更好地適應新能源出力變化，減少棄風棄光現象。

　　發揮各類技術潛力提升新能源消納水平，需要政策和機制的積極引導。比如，我國現有純凝式火電的最小技術出力基本可以降至機組容量的40%左右，但在沒有市場激勵的前提下，電廠不會主動發揮這種調節能力。東北區域實施電力輔助服務市場，通過價格信號激勵電廠進行主動調節，則是政策機制發揮作用的良好示范。

　　綜上，促進新能源消納，既需要技術驅動，也需要政策引導和市場機制配合。由此，將影響新能源消納的關鍵因素總結為“3+1”的分析框架，“3”指“源—網—荷”三方，相當于硬件系統，決定消納的潛力；“1”指政策及市場機制，相當于軟件系統，決定消納潛力發揮的程度。

　　在電源側，通過提高電源調節能力，提供更多調峰容量配合新能源消納。通過開展煤電機組靈活性改造、加快“三北”地區抽水蓄能電站建設、促進自備電廠調峰等手段，可提高系統中電源的調節能力。

　　在電網側，通過擴大電網覆蓋范圍，促進新能源大范圍消納。電網是實現電力資源優化配置的重要物質基礎，電網的覆蓋范圍及聯通程度一定程度上決定了其覆蓋范圍內的新能源可開發利用規模。加快跨區輸電通道建設，提高電網聯通能力，可以調動更廣泛的系統靈活性資源，滿足大規模可再生能源外送和消納。另外，在電網安全運行的前提下，申請聯絡線傳輸功率調整，可充分利用區域間互濟能力，將超出消納空間的新能源輸送到臨近區域予以消納。

　　在負荷側，通過實施需求側響應和電能替代，增加新能源消納空間。一方面通過挖掘需方響應潛力，可以為新能源提供實時消納空間。隨著負荷側靈活性增強，不僅可以通過需求側響應減少負荷峰谷差，還可引導負荷跟隨風電、太陽能發電的出力調整，有效減少棄電率。另外，通過加快實施電能替代，積極拓展本地消納市場，也有利于促進新能源的消納。

　　在政策市場機制方面，發展完善有利于源—網—荷協調發展的產業政策和新能源大范圍優化配置的市場機制。在發電環節要建立完善的調峰輔助服務補償機制，調動發電企業參與調峰的積極性；輸電環節完善新能源跨省跨區消納和交易機制；用電環節出臺促進可中斷負荷、電供熱發展的配套激勵政策，制定合理電價機制，引導用戶參與需求側響應，減少負荷峰谷差。

促進新能源發展的建議措施

　　為適應未來新能源發展，技術、政策與市場、調度運行管理三個層面如何促進新能源發展。

　　技術方面

　　推進煤電機組靈活性改造，加快抽水蓄能電站建設，促進自備電廠參與系統調峰，提高系統靈活性。按照國家能源局“十三五”電力規劃，“十三五”期間，“三北”地區將完成煤電改造2.15億千瓦，增加調峰能力4500萬千瓦以上。其次，加快抽水蓄能電站建設，“十三五”期間全國力爭開工6000萬千瓦，2020年裝機達到4000萬千瓦左右。再次，我國自備電廠占了一定比例（2015年年底華北、東北、西北自備電廠占火電比重分別達到13%、9%、25%），而自備電廠基本不參與電網調峰，調峰壓力均由公共電網承擔，從行業公平角度考慮，自備電廠承擔公用調峰職責，提升電網調峰消納能力。

　　擴大電網覆蓋范圍，提高接納新能源能力。“十三五”期間，全國繼續擴大同步電網規模，逐漸形成統一的同步電網，促進新能源的跨區輸送及消納，2017年建成大氣污染防治“四交四直”特高壓工程和酒泉—湖南、扎魯特—青州直流工程，2018年建成準東—皖南直流工程。優化送端電源接入系統方案，加強送端電網建設，并探索建設大容量柔性直流示范工程，遠距離匯集風電、光伏發電，實現風光水多能互補，最大限度解決棄風棄光問題。

　　發展智能配電網，適應分布式新能源及多元化負荷接入。針對終端用電負荷呈現多樣化、互動化、智能化的新趨勢，綜合應用智能配電網的各項新技術，滿足分布式能源并網，通過實施實施用戶智能友好互動工程和開展微電網示范工程，提升配電網接納新能源、分布式電源及多元化負荷的能力，力爭實現配電網對分布式電源的100%就地消納。針對用戶側“雙向互動”的新特征，可以利用限制短路電流、對傳統保護方案進行改進、利用多點信息設計保護方案等思路重構繼電保護方案，適應多電源復雜網絡。

　　加快推進電能替代和需求側響應。制定具有針對性的電能替代價格優惠政策，降低用電成本，提高用戶參與電能替代的積極性，在居民采暖、工業與農業生產、交通運輸領域引導用戶參與調峰，主動響應新能源出力變化。

　　政策保障及市場機制方面

　　營造有利于新能源消納的政策環境。近期，出臺相關政策保障新能源健康有序發展，比如完善新能源目標引導制度，建立健全綠色證書制度等。中長期來看，新能源在競爭性市場中將具有成本優勢，政策保障可以適當淡出。

　　逐步取消發電計劃，推進電力跨省跨區交易，實現全國性資源優化配置。近期，有序放開發電計劃，推進現貨市場建設，建立新能源跨區消納的市場機制。中長期，建立跨省區的全國性電力交易市場，促進跨省區資源優化配置和電力消納，逐步實現各省區電力交易的開放與融合，形成覆蓋更大范圍的多層次電力交易平臺。

　　探索建立輔助服務市場，提高系統運行靈活性。近期，推動建立不同電源之間的利益補償機制，繼續嘗試試點電力輔助服務市場。中長期，探索引入容量市場和輔助服務市場，促進靈活電源建設，增加電源參與輔助服務的靈活性。

　　調度運行管理方面

　　加強對新能源功率預測的管理，提高預測精度與分辨率。未來，我國西部北部部分省區新能源裝機占比將超過50%，對新能源功率預測與管理提出更高要求，新能源發電功率預測將向高精度、高分辨率、中長期時間尺度方向發展，措施包括極端氣象事件預報提高預測分辨率，提高新能源發電功率預測精度，提供多時間尺度的預測產品，建立新能源發電計劃申報考核制度等。

　　優化高比例新能源運行控制手段，實現高比例清潔能源消納。“十三五”末新能源將逐步納入日前、日內和實時市場中，需要在調度中考慮市場機制及運行風險，措施包括基于市場機制的多種新能源互補優化調度，高比例新能源運行的風險預警與主動防御等。

　　增加系統慣量，提高系統運行穩定性。隨著新能源出力占比不斷增加，系統電力電子化特征凸顯，電網轉動慣量和等效規模不斷減小，可以通過虛擬同步機增加系統慣量，提高系統運行穩定性。“十三五”應開始逐步在“三北”地區布局虛擬同步機，之后，推廣至其他地區。

　　優化跨區通道的運行方式，有力促進新能源的大范圍跨區消納。目前我國已投運直流輸電工程一般跟隨受端區域負荷特性運行，在每一時段內輸電功率恒定。這樣雖然有利于受端區域更輕松地接納新能源發電，但并未充分利用送受端區域的調節能力，通道潛力未得到充分挖掘。未來可在綜合考慮受端電網接納能力的前提下，在送端風電低谷時段，降低直流輸電功率，而在送端系統風電大發時段，提高直流輸電功率。通過

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