楊柄楠，李張弘泰

（國網(wǎng)松原供電公司，吉林 松原 138000）

0 引 言

隨著新能源發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，配電網(wǎng)供電能力面臨了前所未有的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。新能源發(fā)電的波動(dòng)性和不確定性，以及其與傳統(tǒng)能源的集成，對(duì)配電網(wǎng)的可靠性和供電能力提出了新的要求。為了滿足不斷增長的負(fù)荷需求，配電網(wǎng)必須適應(yīng)這些變化，并采取相應(yīng)的調(diào)整策略。

1 配電網(wǎng)供電能力的影響因素

影響配電網(wǎng)供電能力的因素簡單的說有以下3種：一是負(fù)荷需求的變化；二是線路和設(shè)備的容量；三是電能質(zhì)量和穩(wěn)定性。

2 新能源發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)的影響

2.1 新能源發(fā)電的接入和集成

新能源發(fā)電的廣泛接入和集成對(duì)配電網(wǎng)帶來了深遠(yuǎn)的影響，涉及供電系統(tǒng)的重大改變和適應(yīng)性調(diào)整。太陽能光伏和風(fēng)力發(fā)電等新能源裝置需要合理安裝與連接到電網(wǎng)，以便將其產(chǎn)生的電能輸送到消費(fèi)者[1]。這涉及電網(wǎng)規(guī)劃、電源接口的設(shè)計(jì)以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定等。首先，電網(wǎng)規(guī)劃必須考慮如何有效地整合新能源裝置，以最大程度提高能源利用率，同時(shí)確保電能能夠高效傳輸?shù)礁鱾€(gè)用戶。其次，新能源裝置需要與電網(wǎng)互連，這要求設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)慕涌诤涂刂葡到y(tǒng)，以確保新能源發(fā)電平穩(wěn)地注入電網(wǎng)，同時(shí)保護(hù)電網(wǎng)免受潛在不穩(wěn)定性或故障的影響。這包括電壓控制、頻率同步以及電流穩(wěn)定等方面的技術(shù)考慮。最后，需要確保新能源發(fā)電裝置符合國際和地區(qū)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)，以確保其安全性和可靠性[2]。同時(shí)，新能源的集成要求供電系統(tǒng)能夠適應(yīng)不斷變化的能量輸入。新能源的輸出受天氣、季節(jié)和時(shí)間的影響，具有高度波動(dòng)性。因此供電系統(tǒng)必須具備靈活性，以適應(yīng)這種波動(dòng)性，并確保供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。這可能需要采用儲(chǔ)能技術(shù)、智能電網(wǎng)控制和需求響應(yīng)等方法，以平衡電能供需關(guān)系，減少波動(dòng)性對(duì)供電系統(tǒng)的沖擊。

2.2 波動(dòng)性和不確定性

新能源發(fā)電的波動(dòng)性和不確定性是供電系統(tǒng)面臨的主要挑戰(zhàn)之一。天氣變化、風(fēng)速和太陽輻射的波動(dòng)導(dǎo)致新能源發(fā)電的輸出變化，這可能導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)荷與供應(yīng)不匹配，從而影響供電能力。波動(dòng)性和不確定性要求供電系統(tǒng)具備快速響應(yīng)能力，以平衡供需關(guān)系。電網(wǎng)必須能夠有效管理這些波動(dòng)，通過儲(chǔ)能技術(shù)、智能電網(wǎng)控制和需求響應(yīng)等手段來減輕波動(dòng)性對(duì)供電能力的影響。

2.3 網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量

新能源發(fā)電的接入對(duì)配電網(wǎng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量產(chǎn)生直接而顯著的影響，這在供電系統(tǒng)運(yùn)行中是一個(gè)至關(guān)重要的問題。不穩(wěn)定的電能輸入可能導(dǎo)致電壓和頻率的劇烈波動(dòng)，進(jìn)而損害供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這種不穩(wěn)定性可能導(dǎo)致電網(wǎng)中的設(shè)備損壞，甚至引發(fā)供電中斷，給用戶和企業(yè)帶來嚴(yán)重的影響。此外，新能源發(fā)電的電能質(zhì)量也可能受到影響，包括諧波、瞬時(shí)電壓變化和不穩(wěn)定的電能輸出。這些問題可能導(dǎo)致電能質(zhì)量不合格，對(duì)用戶設(shè)備和系統(tǒng)造成不利影響。

3 配電網(wǎng)供電能力模擬模型的建立

在研究新能源發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)供電能力的影響時(shí)，建立供電能力模擬模型是關(guān)鍵。為了模擬配電網(wǎng)的供電能力，需要考慮以下基本假設(shè)。

3.1 負(fù)荷模型

考慮負(fù)荷的季節(jié)性和日變化特性，負(fù)荷模型可以表示為

式中：Pload(t)為時(shí)刻t的負(fù)荷需求；Pbase為基礎(chǔ)負(fù)荷；Pseasonal(t)為季節(jié)性負(fù)荷變化；Pdaily(t)為日變化負(fù)荷；ε(t)為誤差項(xiàng)。負(fù)荷模型的目標(biāo)是幫助電力系統(tǒng)管理者更好地理解負(fù)荷需求如何變化，以便進(jìn)行供電能力評(píng)估、負(fù)荷預(yù)測和系統(tǒng)規(guī)劃。通過合理建模和預(yù)測負(fù)荷，可以更好地滿足用戶需求，提高供電系統(tǒng)的可靠性和效率。

3.2 新能源發(fā)電模型

考慮新能源發(fā)電的波動(dòng)性和不確定性，新能源發(fā)電模型可以表示為

式中：Pgeneration(t)為時(shí)刻t的新能源發(fā)電量；Pbase_generation(t)為基礎(chǔ)新能源發(fā)電量；ΔPweather(t)為受天氣影響的波動(dòng)量；εgeneration(t)為發(fā)電誤差項(xiàng)。新能源發(fā)電模型的目標(biāo)是幫助電力系統(tǒng)管理者更好地理解新能源發(fā)電量的波動(dòng)性和不確定性，以便進(jìn)行供電能力評(píng)估和系統(tǒng)規(guī)劃。通過合理建模和預(yù)測新能源發(fā)電量，可以更好地管理電力系統(tǒng)的可靠性和可持續(xù)性，以滿足日益增長的新能源供電需求。

3.3 供電能力評(píng)估模型

供電能力評(píng)估模型可以基于以上2 個(gè)模型計(jì)算供電系統(tǒng)在不同時(shí)刻的供電能力，具體定義為

式中：C(t)為時(shí)刻t的供電能力；Pgeneration(t)為該時(shí)刻新能源發(fā)電的產(chǎn)量；Pload(t)為相應(yīng)時(shí)刻的負(fù)荷需求。如果C(t)≥0，則表示系統(tǒng)在該時(shí)刻具有足夠的供電能力，能夠滿足負(fù)荷需求；如果C(t)＜0，則表示供電系統(tǒng)在該時(shí)刻的供電不足，可能會(huì)導(dǎo)致電力不穩(wěn)定或供電中斷。

該評(píng)估模型的關(guān)鍵目標(biāo)是幫助電力系統(tǒng)管理者了解系統(tǒng)在不同時(shí)刻的供電情況，以便及時(shí)采取必要的措施來維持供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。通過模擬和計(jì)算供電能力，可以更好地規(guī)劃新能源發(fā)電裝置的接入和運(yùn)營策略，優(yōu)化負(fù)荷側(cè)管理，以應(yīng)對(duì)不斷變化的電力需求和新能源波動(dòng)性。這有助于確保電力系統(tǒng)能夠有效滿足用戶的需求，并實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的能源供應(yīng)[3]。

4 供電能力的調(diào)整策略

在面對(duì)新能源發(fā)電對(duì)供電能力產(chǎn)生的挑戰(zhàn)時(shí)，電力系統(tǒng)需要采取一系列的調(diào)整策略來確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。以下將詳細(xì)闡述3 種供電能力的調(diào)整策略。

4.1 儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用

儲(chǔ)能技術(shù)作為應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電波動(dòng)性和不確定性的關(guān)鍵策略，在電力系統(tǒng)中扮演著重要的角色。其有效應(yīng)用可以顯著提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)減少對(duì)傳統(tǒng)發(fā)電資源的過度依賴，從而促進(jìn)清潔能源的高效利用。在深入探討儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用時(shí)，首要關(guān)注的是儲(chǔ)能設(shè)備的容量規(guī)劃。確定適當(dāng)?shù)膬?chǔ)能容量是確保系統(tǒng)能夠在新能源供電波動(dòng)或不足的情況下提供持續(xù)電力支持的關(guān)鍵因素。容量的選擇須考慮電力系統(tǒng)的規(guī)模、負(fù)荷需求的季節(jié)性和日變化特性以及預(yù)期的新能源發(fā)電波動(dòng)性。在容量規(guī)劃中，需要權(quán)衡成本和性能，以確保儲(chǔ)能設(shè)備能夠滿足系統(tǒng)在不同情況下的電力需求。此外，儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用還必須關(guān)注充放電效率。高效的充放電過程直接關(guān)系到儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能和經(jīng)濟(jì)性。因此，在儲(chǔ)能設(shè)備的設(shè)計(jì)和選擇中，必須優(yōu)化能量轉(zhuǎn)換過程，以最大程度減少能量損失。不同類型的儲(chǔ)能技術(shù)具有不同的充放電效率特點(diǎn)，需要根據(jù)具體應(yīng)用場景進(jìn)行選擇。充放電速率是另一個(gè)重要因素，特別是在需要快速響應(yīng)的供電系統(tǒng)中。充放電速率的提高可以使系統(tǒng)更好地適應(yīng)動(dòng)態(tài)的電力需求，確保供電的穩(wěn)定性。最后，制定合適的充放電策略至關(guān)重要。充放電策略涉及何時(shí)充電、何時(shí)放電，以及如何與其他電力資源協(xié)同運(yùn)行。通過優(yōu)化的充放電策略，可以最大地減少電能浪費(fèi)，提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性[4]。

4.2 靈活性和調(diào)度策略的改進(jìn)

為了提高供電系統(tǒng)的供電能力，電力系統(tǒng)管理者可以改進(jìn)靈活性和調(diào)度策略。這包括實(shí)施先進(jìn)的電力調(diào)度算法，以更好地協(xié)調(diào)負(fù)荷需求和新能源發(fā)電的變化。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)測負(fù)荷與新能源發(fā)電的情況，系統(tǒng)可以調(diào)整發(fā)電策略、負(fù)荷側(cè)管理以及電力輸送，以維持供電能力。此外，改進(jìn)調(diào)度策略還可以包括啟動(dòng)備用發(fā)電機(jī)組、調(diào)整電力流向、實(shí)施動(dòng)態(tài)電價(jià)政策等。這些策略可以幫助應(yīng)對(duì)負(fù)荷和新能源波動(dòng)，確保供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。改進(jìn)的調(diào)度策略需要基于先進(jìn)的電力市場模型和智能監(jiān)控系統(tǒng)來支持，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)響應(yīng)和優(yōu)化。

4.3 配電網(wǎng)升級(jí)與智能化

為了提高供電能力以適應(yīng)新能源發(fā)電的接入，電力系統(tǒng)必須進(jìn)行配電網(wǎng)的升級(jí)與智能化改造。這一戰(zhàn)略的核心目標(biāo)在于改善電網(wǎng)的傳輸能力、電能質(zhì)量和效率，以更好地支持清潔能源的大規(guī)模整合。首先，通過增加電網(wǎng)的傳輸能力，升級(jí)和增加變壓器、電纜和開關(guān)設(shè)備的容量，以容納新能源發(fā)電裝置，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和供電需求的滿足。其次，通過智能電網(wǎng)技術(shù)來監(jiān)測和管理電能質(zhì)量，包括諧波、瞬時(shí)電壓變化等，以減少電能質(zhì)量問題，確保電力傳輸?shù)目煽啃浴４送猓档湍芰繐p耗也是升級(jí)的目標(biāo)之一，通過采用更高效的電纜和變壓器、改進(jìn)電力傳輸和分配的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及優(yōu)化電力流向來減少電能輸送的損耗，提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性[5]。最后，智能化改造包括自動(dòng)化控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析以及通信技術(shù)的應(yīng)用，以提高電力系統(tǒng)的智能化水平，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài)和電力流動(dòng)，優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行，提高效率和可靠性。這些配電網(wǎng)升級(jí)與智能化措施為電力系統(tǒng)提供了更大的容納新能源的能力，使其更加適應(yīng)新能源發(fā)電的波動(dòng)性，為電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。不僅提高了電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，還推動(dòng)了電力行業(yè)向更清潔、可持續(xù)的方向邁進(jìn)，為實(shí)現(xiàn)可再生能源的大規(guī)模接入提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

5 結(jié) 論

研究為新能源發(fā)電與配電網(wǎng)供電能力之間的關(guān)系提供了深入的理解，并為應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電帶來的挑戰(zhàn)提供了有益的指導(dǎo)和建議。隨著可再生能源的不斷發(fā)展和普及，相信這些調(diào)整策略將在未來的電力系統(tǒng)中發(fā)揮更加重要的作用，促進(jìn)清潔、可持續(xù)能源的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展。