王克峰，梁修鞏，黃長(zhǎng)杰，祝 軍，郁永勝

(國(guó)網(wǎng)合肥供電公司，安徽 合肥 230022)

0 前言

近年來(lái)，石化能源已出現(xiàn)枯竭現(xiàn)象，積極開(kāi)展新能源相關(guān)研究，對(duì)于解決環(huán)境污染和資源匱乏問(wèn)題具有重要意義。目前，新能源已成為節(jié)約和代替部分化石能源的唯一途徑。

結(jié)合合肥地區(qū)新能源發(fā)展現(xiàn)狀，本文重點(diǎn)分析研究風(fēng)能、生物質(zhì)能、垃圾、太陽(yáng)能等新型能源發(fā)電。

1 合肥地區(qū)新能源發(fā)電現(xiàn)狀與規(guī)劃

1.1 合肥地區(qū)新能源發(fā)電并網(wǎng)現(xiàn)狀

1.1.1 合肥地區(qū)新能源發(fā)電并網(wǎng)概況

2013年合肥地區(qū)全社會(huì)最大負(fù)荷458.9萬(wàn)千瓦，新能源發(fā)電容量占所轄電網(wǎng)區(qū)域最大用電負(fù)荷的6.04%。截止2013年底，合肥電網(wǎng)并網(wǎng)的發(fā)電廠(chǎng)容量共有2377.2MW，其中新能源發(fā)電并網(wǎng)容量為277.2MW，占總發(fā)電容量的11.66%。

近年來(lái)，合肥地區(qū)新能源發(fā)電發(fā)展迅猛，主要為風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、垃圾發(fā)電和光伏發(fā)電，各類(lèi)新能源發(fā)電裝機(jī)容量統(tǒng)計(jì)如表1所示。

1.1.2 合肥地區(qū)新能源發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行情況

合肥地區(qū)新能源發(fā)電已成為合肥電網(wǎng)的重要組成部分，但風(fēng)能、太陽(yáng)能等間歇性新能源大量接入電網(wǎng)后，對(duì)系統(tǒng)平衡運(yùn)行、調(diào)度技術(shù)等影響較大，合肥電網(wǎng)運(yùn)行方面出現(xiàn)了更多新問(wèn)題。

1.1.3 合肥地區(qū)新能源發(fā)電并網(wǎng)存在的問(wèn)題

(1)新能源發(fā)電規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃協(xié)調(diào)性需進(jìn)一步提高。電網(wǎng)規(guī)劃與新能源發(fā)電規(guī)劃不協(xié)調(diào)增加了新能源發(fā)電并網(wǎng)工程建設(shè)的難度，新能源項(xiàng)目建設(shè)周期短，電網(wǎng)建設(shè)周期長(zhǎng)，使得新能源項(xiàng)目與配套電網(wǎng)項(xiàng)目投產(chǎn)不同步而造成并網(wǎng)難。另外，部分新能源發(fā)電規(guī)劃特別是大容量的新能源發(fā)電規(guī)劃中，沒(méi)能充分考慮系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)、制定相應(yīng)的配套調(diào)峰調(diào)頻電源規(guī)劃。

(2)新能源發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行管理水平需進(jìn)一步提高。目前，光伏發(fā)電等新能源發(fā)電項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)管理仍存在不規(guī)范現(xiàn)象，使預(yù)測(cè)新能源發(fā)電難、準(zhǔn)確度低，使電網(wǎng)調(diào)度計(jì)劃管理難度加大。

(3)社會(huì)對(duì)新能源發(fā)電的認(rèn)識(shí)需進(jìn)一步提高。目前，新能源發(fā)電項(xiàng)目專(zhuān)業(yè)化人員缺乏、運(yùn)行維護(hù)制度不規(guī)范的問(wèn)題十分突出，新能源運(yùn)維檢修存在一定的安全隱患。

(4)大量光伏面板的使用帶來(lái)潛在電磁污染。隨著合肥地區(qū)光伏發(fā)電的快速發(fā)展，大量多晶硅光伏面板投入使用，但光伏面板的壽命是有限的，目前尚未出臺(tái)針對(duì)光伏面板回收處理的政策、方案和組織，因此，未來(lái)廢棄的光伏面板會(huì)給人們?nèi)粘Ｉ顜?lái)一定程度的電磁環(huán)境污染。

表1 2013年合肥地區(qū)新能源發(fā)電裝機(jī)容量

1.2 合肥地區(qū)新能源發(fā)電并網(wǎng)規(guī)劃

1.2.1 2014 －2015 年新能源發(fā)電重點(diǎn)項(xiàng)目

合肥地區(qū)新能源并網(wǎng)重點(diǎn)項(xiàng)目多為光伏發(fā)電項(xiàng)目。2014－2015年，合肥地區(qū)新能源發(fā)電主要為風(fēng)力發(fā)電、垃圾發(fā)電、生物質(zhì)能和光伏發(fā)電。至2015年底裝機(jī)容量新增480.8MW，將達(dá)到758MW，根據(jù)省市能源局近兩年規(guī)劃和核準(zhǔn)的重點(diǎn)項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)如表2所示。

表2 2015年底合肥地區(qū)新能源發(fā)電并網(wǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

1.2.2 2020 年前新能源發(fā)電展望

預(yù)測(cè)未來(lái)幾年新能源發(fā)電并網(wǎng)容量增長(zhǎng)迅猛。至2020年底，合肥地區(qū)新能源發(fā)電裝機(jī)容量預(yù)計(jì)新增740MW，將達(dá)1498MW，如表3所示。

表3 2020年前合肥地區(qū)新能源發(fā)電并網(wǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

2 新能源發(fā)電接入對(duì)合肥電網(wǎng)的影響

2.1 風(fēng)力發(fā)電接入對(duì)電網(wǎng)的影響

(1)對(duì)電力系統(tǒng)規(guī)劃和負(fù)荷預(yù)測(cè)有影響。由于風(fēng)力的隨機(jī)性和間歇性等非線(xiàn)性特點(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)使得電網(wǎng)規(guī)劃人員難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)負(fù)荷的增長(zhǎng)情況，從而影響電網(wǎng)規(guī)劃。

(2)給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成沖擊。目前，合肥大多風(fēng)電機(jī)組不具備低電壓穿越特性，機(jī)組抗電壓擾動(dòng)能力較低，使得風(fēng)電場(chǎng)切機(jī)風(fēng)險(xiǎn)提高，影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

(3)引起系統(tǒng)電能質(zhì)量下降。風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在電壓和頻率等方面。風(fēng)速變化、風(fēng)機(jī)投切等都會(huì)引起電壓波動(dòng)和閃變;風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)諧波污染、影響系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定。

2.2 垃圾、生物質(zhì)能發(fā)電接入對(duì)電網(wǎng)的影響

(1)對(duì)電能質(zhì)量的影響:考慮到垃圾和生物質(zhì)發(fā)電持續(xù)能力的不穩(wěn)定性，發(fā)電能力無(wú)法作為電網(wǎng)功率平衡調(diào)節(jié)的因數(shù)。

(2)對(duì)電力可靠性的影響:目前，合肥地區(qū)垃圾、生物質(zhì)發(fā)電形成區(qū)域多元化電源供應(yīng)結(jié)構(gòu)，當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)，通過(guò)垃圾、生物質(zhì)發(fā)電，提高了電網(wǎng)供電的可靠性，同時(shí)緩解了部分負(fù)荷過(guò)載的問(wèn)題。

2.3 光伏發(fā)電接入對(duì)電網(wǎng)的影響

(1)對(duì)電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響:光伏發(fā)電電能輸出在很大程度上受物理因素和地理?xiàng)l件的制約，其受太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和天氣因素的影響，輸出功率具有波動(dòng)性和間歇性，發(fā)電單元接入電網(wǎng)后會(huì)引起相關(guān)線(xiàn)路的潮流發(fā)生變化和電壓波動(dòng)，光伏發(fā)電輸出功率的隨機(jī)性及電力電子轉(zhuǎn)換裝置等都給電網(wǎng)帶來(lái)諧波污染。另外，同一配電臺(tái)區(qū)接入大量家庭式單相光伏發(fā)電系統(tǒng)后，可能導(dǎo)致臺(tái)區(qū)的三相電流不平衡。再次，大量分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)會(huì)影響系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定。

(2)對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備的影響:光伏發(fā)電接入電網(wǎng)后，將向電網(wǎng)注入大量的高次諧波及直流分量，諧波會(huì)造成儀表計(jì)量誤差，增大無(wú)功功率，使電力設(shè)備及輸電線(xiàn)路中損耗和溫升增加，降低供電設(shè)備的壽命。

(3)對(duì)電網(wǎng)調(diào)度和可靠性的影響:光伏發(fā)電接入電網(wǎng)后，使得電網(wǎng)擁有多個(gè)供電節(jié)點(diǎn)環(huán)網(wǎng)，輻射式的網(wǎng)絡(luò)將變?yōu)橐粋€(gè)遍布電源和用戶(hù)互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，需隨時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的潮流分布進(jìn)行重新分析，進(jìn)而使電壓調(diào)節(jié)變得困難。

3 降低新能源發(fā)電接入對(duì)電網(wǎng)影響的對(duì)策及建議

3.1 降低新能源接入對(duì)電網(wǎng)影響的對(duì)策

新能源發(fā)電要加強(qiáng)與其他常規(guī)電源發(fā)展的相互協(xié)調(diào)，提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，保障電量的充分消納。加強(qiáng)與電網(wǎng)建設(shè)的相互協(xié)調(diào)，同步建設(shè)新能源發(fā)電的配套送出工程，提高新能源發(fā)電計(jì)劃申報(bào)的準(zhǔn)確性。

(1)新能源發(fā)電與電網(wǎng)、電源進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。在電網(wǎng)規(guī)劃中需具體明確重點(diǎn)新能源發(fā)電項(xiàng)目接入電力系統(tǒng)的配套電網(wǎng)工程。制定新能源發(fā)電規(guī)劃要從發(fā)展目標(biāo)、主要任務(wù)、區(qū)域布局、重點(diǎn)項(xiàng)目、實(shí)施進(jìn)度、配套電網(wǎng)和調(diào)峰電源建設(shè)和保障措施等方面進(jìn)行完善，實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電規(guī)劃與其他電源規(guī)劃相協(xié)調(diào)，明確裝機(jī)規(guī)模與其他電源的調(diào)節(jié)能力及系統(tǒng)調(diào)峰電源的匹配規(guī)模。

(2)做好新能源發(fā)電并網(wǎng)配套工程的前期工作。加快新能源發(fā)電配套網(wǎng)架的建設(shè)，要在規(guī)劃中具體明確新能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模和接入電力系統(tǒng)的電網(wǎng)工程。

(3)加強(qiáng)新能源發(fā)電的運(yùn)行管理及與發(fā)電企業(yè)的聯(lián)系。加強(qiáng)對(duì)新能源發(fā)電特性的研究分析，確定合理的運(yùn)行備用水平;加強(qiáng)新能源發(fā)電功率預(yù)測(cè)管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控管理、調(diào)度管理，在日前調(diào)度計(jì)劃中優(yōu)先安排新能源發(fā)電，進(jìn)一步提高對(duì)新能源發(fā)電的計(jì)劃性。

(4)針對(duì)新能源發(fā)電并網(wǎng)后產(chǎn)生的高次諧波和直流分量，建議在并網(wǎng)試運(yùn)行時(shí)進(jìn)行測(cè)量并選擇性的加裝濾波裝置。在并網(wǎng)側(cè)設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)裝置。加強(qiáng)與發(fā)電企業(yè)的溝通聯(lián)系，督促新能源發(fā)電企業(yè)的發(fā)電建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)水平。

(5)合理布置新能源發(fā)電接入電壓等級(jí)、并網(wǎng)方式。根據(jù)新能源發(fā)電基地位置、容量及接入變電站的實(shí)際負(fù)荷情況等確定接入電壓等級(jí)和并網(wǎng)方式。

3.2 新能源發(fā)電并網(wǎng)相關(guān)建議

(1)合肥地區(qū)新能源發(fā)電應(yīng)堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)規(guī)劃，合理控制接入規(guī)模。

(2)建議在部分區(qū)域安裝和推廣分布式儲(chǔ)能裝置并網(wǎng)，對(duì)負(fù)荷削峰填谷，提高電網(wǎng)運(yùn)行效率。

(3)建立新能源發(fā)電并網(wǎng)評(píng)審機(jī)制，嚴(yán)格審查把關(guān)。通過(guò)完善新能源發(fā)電并網(wǎng)評(píng)審制度、規(guī)范新能源并網(wǎng)管理，進(jìn)一步規(guī)范新能源發(fā)電規(guī)模、接入點(diǎn)、接入方式、補(bǔ)償配置、電能質(zhì)量控制措施等，從而將新能源發(fā)電接入對(duì)系統(tǒng)的影響降到最小。

(4)加大新能源發(fā)電研究及人員培訓(xùn)工作。建立新能源發(fā)電規(guī)劃研究協(xié)作體系，充分發(fā)揮科研院所和相關(guān)企業(yè)的規(guī)劃研究力量，充分吸取專(zhuān)家、學(xué)者和社會(huì)的公眾意見(jiàn)。

(5)呼吁相關(guān)部門(mén)成立新能源發(fā)電設(shè)備維護(hù)、回收專(zhuān)業(yè)組織和相關(guān)方案，從而避免光伏面板等發(fā)電設(shè)備對(duì)人員危害和環(huán)境污染。

4 結(jié)論

4.1 合肥地區(qū)新能源發(fā)電容量和占比處于合理范圍

針對(duì)合肥地區(qū)新能源發(fā)電現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對(duì)2015年及2020年新能源發(fā)電并網(wǎng)容量及所占負(fù)荷的比例進(jìn)行預(yù)測(cè)如表4所示。

表4 合肥地區(qū)新能源發(fā)電規(guī)模分析

合肥地區(qū)新能源并網(wǎng)容量所占全社會(huì)最大負(fù)荷的比例逐年增加，至2020年比例達(dá)到18.73%，仍舊滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)程規(guī)范的要求，初步預(yù)計(jì)2020年前，尚無(wú)需限制新能源發(fā)電并網(wǎng)容量和規(guī)模。

4.2 電網(wǎng)規(guī)劃基本滿(mǎn)足新能源發(fā)電重點(diǎn)項(xiàng)目接入

根據(jù)合肥地區(qū)2014－2020年電網(wǎng)規(guī)劃報(bào)告，上述所列35kV及以上電壓等級(jí)的重點(diǎn)新能源發(fā)電項(xiàng)目都擬定了接入方案和備選方案。但10kV及以下分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)項(xiàng)目，尤其是光伏下鄉(xiāng)項(xiàng)目，存在接入臺(tái)區(qū)或線(xiàn)路無(wú)法滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)程規(guī)范的要求。因此，仍需加大與新能源發(fā)電企業(yè)的溝通聯(lián)系，提前做好相關(guān)配電網(wǎng)改造前期工作。

［1］張曉東，杜云貴，鄭永剛，等.核能及新能源發(fā)電技術(shù)［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2008.

［2］張洋.風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償容量及其控制方法的研究［D］.長(zhǎng)春:東北電力大學(xué)，2005.

［3］廖明夫，R Gasch J Twele.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)［M］.西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社，2009.

［4］電監(jiān)會(huì).我國(guó)風(fēng)電發(fā)展情況調(diào)研報(bào)告［R］.北京:國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì)，2009.