新能源消纳什么意思
新能源消纳及微电网设备系统是一种用于动力与电气工程领域的工艺试验仪器,新能源消纳及微电网设备系统是一种用于动力与电气工程领域的工艺试验仪器。
光伏发电消纳:就是消化、吸纳。因为发电厂(无论是水电、火电、核电、风电电源)发电后送上网,电能无法方便地储存,不用掉就是浪费,所以就要将富余的电能经调度送到有电能需求的负荷点,这个过程就是消纳。
水电消纳,就是水力发电后的消化吸纳。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。
主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
新能源消纳意思是把清洁能源发出来的电用完,完全消纳就是发多少用多少,可以用储能移动终端用的具体时间。
目前,全国6个省(区)新能源装机占比超过30%,7个电网新能源发电量占比超过20%,局部地区已经形成了高比例新能源电力系统。受风/光资源、土地资源等因素影响,当前新能源占比高的省(区)的装机仍将进一步发展。“十四五”期间,高比例新能源电力系统将从局部地区向全国扩展,且比例进一步提升。
“2020年是泛在电力物联网建设的攻坚年,要继续以新能源消纳、电网质效提升、多元要素互联共享、互联网运营为主线,持续加大电网关键装备、大电网运行控制、5G、人工智能等两网融合核心技术攻关。”近日,在国网能源互联网技术研究院行动计划研讨会上,中国电力科学研究院总经理、国网能源互联网技术研究院院长王继业指出。这表明,新能源消纳同样是泛在电力物联网应用的重要方向。
进入“十 三五 ”以来,我国新能源装机持续快速发展,但也面临着区域发展不均衡等问题。为准确有效地贯彻执行新能源优先调度,提前评估电力系统新能源消纳能力,准确定位消纳瓶颈,中国电力科学研究院研发了新能源消纳能力协同计算平台(以下简称“协同计算平台”),旨在分析新能源发电对电网运行影响、优化运行方式和新能源装机时序,为电网调度运行和 政府 出台相关政策提供科学依据。
装机增长叠加消费放缓
新能源消纳仍面临较大压力
数据显示,截至2019年底,我国风电、光伏发电并网装机容量突破4.1亿千瓦,占电源总装机的比例超过21%。 风电与光伏总装机容量超过1000万千瓦的省份已占到全国的一半以上 。
“我国新能源发展速度非常快,由于缺乏科学的新能源消纳能力分析评估手段, 难以量化分析已有的电网运行方式对新能源消纳产生的影响 ,难以对并网时序、电网检修、常规电源运行等环节进行优化,影响新能源消纳水平的进一步提升。”中国电力科学研究院首席专家刘纯表示。
依托数据平台
深化运行消纳分析
针对新能源消纳难题,中国电力科学研究院研发的协同计算平台, 基于新能源时序生产模拟仿真模型 ,可实现新能源出力序列随机模拟、新能源消纳能力时序生产模拟和案例批量计算等功能,可用于分析新能源并网对电网运行的影响、新能源优化布局开发等问题。协同计算平台还通过国家电网调度数据网信息管理大区泛在互连,实现国-分-省(国家电力调度中心-调控分中心-各省电力调控中心)数据共享、数据远程同步管理以及计算结果远程校验。
“协同计算平台已成功应用到国家电网公司国调中心、华北分中心、东北分中心、西北分中心,山西、吉林、蒙东、青海、宁夏、湖南等19个省级电网, 可较为准确地评估新能源消纳能力 ,有效助力调度部门优化运行方式。”中国电力科学研究院新能源研究中心调度室主任黄越辉介绍,目前,协同计算平台的底层系统——新能源生产模拟系统,已通过中国电力企业联合会组织的产品鉴定,认为新能源生产模拟系统中风电/光伏发电时间序列建模、时序生产模拟方面达到国际领先水平。
国家电力调度控制中心水新处相关负责人表示:“通过新能源消纳能力协同计算平台的统一建设, 首次实现各省新能源消纳情况回溯及对未来2-3年新能源消纳情况的测算 ,有利于准确分析各省新能源消纳瓶颈,对症施策。此外,协同计算平台中‘国-分-省’三级协同互联消纳能力计算管理模式,可以实现硬件分布式部署、任务分层级实时下达、数据及计算结果统一管理,兼顾流程规范性与计算效率,精准挖掘提升新能源消纳水平的各项措施,有效助力电网优化运行。”
技术引领
为新能源发展提供科学规划
目前,在国家电力调度控制中心的组织下,中国电力科学研究院与各省级电网调度运行人员一起,利用协同计算平台开展新能源消纳能力量化分析计算,指明新能源消纳能力提升的具体努力方向。
“ 利用协同计算平台对重点地区的新能源消纳能力开展全方位评估 ,量化分析阻碍新能源消纳的关键因素,提出火电机组深度调峰、扩大新能源省间交易规模、旋转备用共享等具体措施。并向 政府 部门提出引导新能源装机有序并网,新能源新增装机逐步向中东南部地区转移等建议。” 黄越辉表示, 政府 部门高度重视并落实出台了风电/光伏发电投资监测预警政策,对风光红色预警区域,停止并网申请,仅允许平价和扶贫项目并网。在国家政策的引导下,新疆、甘肃等消纳矛盾突出的地区积极努力,采取一系列举措持续提升新能源消纳水平,消纳水平显著提高。2017年至2019年,我国风电和光伏发电利用率逐年提升,新能源消纳矛盾得到明显缓解。
“由于影响新能源消纳的因素众多,各因素之间又互相影响,而大数据的核心价值就在于揭示事物之间相关性,利用大数据挖掘可以有效量化各影响因素之间关联关系。” 黄越辉强调。
“未来,协同计算平台将在现有基础上,结合电网调度运行需求不断优化分析计算模型, 满足未来分布式电源、储能、需求侧响应的大规模发展需求 。” 黄越辉表示。
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责编 | 李慧颖
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二是采取针对性措施解决西南地区弃水问题。利用贵州送广东减送临时腾出的空间以及通过水火置换、市场化交易等方式,组织云南增送广东电量;加快四川电力外送通道建设,上半年川电外送500千伏第三通道已经投运,第四通道也在进一步推进中。今年上半年,西南地区弃水情况有所好转。
三是优化可再生能源系统调度运行。国家电网公司加大调控力度,充分发挥调度作用,实施全网统一调度,充分发挥大电网的作用,跨区域安排旋转备用容量和火电开机方式,深度挖掘系统调峰能力。南方电网公司充分利用大数据、云计算等技术,及时开展流域梯级、跨流域协调调度,这个也是起到了很好的作用。内蒙古电力公司也积极研究风电和光伏发电的技术特性,强化实时调度。
四是落实可再生能源电力消纳监测评价制度。印发了《可再生能源开发利用目标引导制度》,明确了各地区用电量中非水电可再生能源比重指标,另外出台了《可再生能源发电全额保障性收购管理办法》,建立了可再生能源发电全额保障性收购制度,各地没有达到保障收购小时数要求的,在规模上要加以控制。
五是建立可再生能源发电就近消纳机制。指导内蒙古等地区扩大本地就近消纳,提高可再生能源保障性收购电量并扩大直接交易。结合北方地区清洁取暖工作,扩大风电清洁取暖规模,目前已安排供暖面积500万平方米,我们也在做一个北方地区清洁供暖的指导意见。另外,在河北、吉林等地区开展风电制氢示范工程。
目前国内火电机组已经拆到300MW了,单台机组容量不足300MW的基本都已经被盯上,并提上日程了。且最新的政策是即使机组容量够了,如果排放环保参数不达标,依然可能是有可能上关停名单。以前环保制度不健全时很多用电大户单位都有自己的自备电厂(如电解铝厂),由于自备电厂满足主业需要电量即可,所以一般都不大,近几年赶上环保整改,大部分都关停了。
2.受电力系统改革影响,现在发电厂的上网电价也要公开竞价,哪家电厂便宜电网要哪家。此外电厂还可以和“大用户”(年用电100万度以上)谈直供协议,电厂的销售部门一般是非常重视直供客户的。如果能够谈成,电网,电厂和用户可签订年度三方协议。
《方案》要求,到2025年,新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段,具备大规模商业化应用条件。新型储能技术创新能力显著提高,核心技术装备自主可控水平大幅提升,标准体系基本完善,产业体系日趋完备,市场环境和商业模式基本成熟。其中,电化学储能技术性能进一步提升,系统成本降低30%以上;火电与核电机组抽汽蓄能等依托常规电源的新型储能技术、百兆瓦级压缩空气储能技术实现工程化应用;兆瓦级飞轮储能等机械储能技术逐步成熟;氢储能、热(冷)储能等长时间尺度储能技术取得突破。到2030年,新型储能全面市场化发展。新型储能核心技术装备自主可控,技术创新和产业水平稳居全球前列,市场机制、商业模式、标准体系成熟健全,与电力系统各环节深度融合发展,基本满足构建新型电力系统需求,全面支撑能源领域碳达峰目标如期实现。
《方案》提出,加大力度发展电源侧新型储能。推动系统友好型新能源电站建设。在新能源资源富集地区,如内蒙古、新疆、甘肃、青海等,以及其他新能源高渗透率地区,重点布局一批配置合理新型储能的系统友好型新能源电站,推动高精度长时间尺度功率预测、智能调度控制等创新技术应用,保障新能源高效消纳利用,提升新能源并网友好性和容量支撑能力。支撑高比例可再生能源基地外送。依托存量和“十四五”新增跨省跨区输电通道,在东北、华北、西北、西南等地区充分发挥大规模新型储能作用,通过“风光水火储一体化”多能互补模式,促进大规模新能源跨省区外送消纳,提升通道利用率和可再生能源电量占比。促进沙漠戈壁荒漠大型风电光伏基地开发消纳。配合沙漠、戈壁、荒漠等地区大型风电光伏基地开发,研究新型储能的配置技术、合理规模和运行方式,探索利用可再生能源制氢,支撑大规模新能源外送。促进大规模海上风电开发消纳。结合广东、福建、江苏、浙江、山东等地区大规模海上风电基地开发,开展海上风电配置新型储能研究,降低海上风电汇集输电通道的容量需求,提升海上风电消纳利用水平和容量支撑能力。提升常规电源调节能力。推动煤电合理配置新型储能,开展抽汽蓄能示范,提升运行特性和整体效益。探索开展新型储能配合核电调峰调频及多场景应用。探索利用退役火电机组既有厂址和输变电设施建设新型储能或风光储设施。
《方案》还提出,探索推广共享储能模式。鼓励新能源电站以自建、租用或购买等形式配置储能,发挥储能“一站多用”的共享作用。积极支持各类主体开展共享储能、云储能等创新商业模式的应用示范,试点建设共享储能交易平台和运营监控系统。
《方案》明确,开展钠离子电池、新型锂离子电池、铅炭电池、液流电池、压缩空气、氢(氨)储能、热(冷)储能等关键核心技术、装备和集成优化设计研究。拓展氢(氨)储能、热(冷)储能等应用领域,开展依托可再生能源制氢(氨)的氢(氨)储能、利用废弃矿坑储能等试点示范。针对新能源消纳和系统调峰问题,推动大容量、中长时间尺度储能技术示范。重点试点示范压缩空气、液流电池、高效储热等日到周、周到季时间尺度储能技术,以及可再生能源制氢、制氨等更长周期储能技术,满足多时间尺度应用需求。
电网消纳能力是发电厂(水电、火电、核电、风电电源)发电后送上网,电能无法方便地储存,不用掉就是浪费,所以就要将富余的电能经调度送到有电能需求的负荷点。
电力生产之后的消纳问题如今是非常突出,如何将电力从富余区域用特高压等技术运输到电力短缺区域,如何通过蓄能储能方式,解决光伏电站昼夜供电不均衡的矛盾,又如何将电力实现就地消纳,弹性匹配供需双方。
消纳可以说是未来新能源发展中面对的最大的问题。消纳的方式有储能技术、跨区域消纳、多能互补模式和需求侧响应4种。在区域电网建设上,未来可能重新规划电网区域,以电网区域性优化的方式来实现消纳。
电网运行安排:
1、电气设备一次方式安排,电网电气设备一次方式安排是根据发电机电网电气设备运行情况,安排包括发电机、线路/变压器。母线开关等设备的检修。也包括各种新设备的投运,这些电网的正常运行操作都会对电网的安全稳定性产生一定的影响。
2、稳定计算分析,针对电网电气设备一次方式的改变电网调节器度运行人员需要进行电网控制断面的稳定计算分析,通常这种控制断面包括热稳定和暂态稳定二个方面,以二者严重的作为稳定控制断面制的潮流极限,便电电网调度运行人员控制电网潮流分布。
3、母线负荷预测。母线负荷预测功能是根据历史用电负荷情况,对未来用电负荷的预测。通常超短期负荷预测和短期负荷预测具有较高的精度。因此本文中所采用的负荷预测通常为明日96点的负荷预测值或一击内短期贡荷预测,将这些母线负荷的预测值作为基础数据进行发电计旬安全校核和供电能力评估的基础数据。
4、发电计划安排。根据发电企业与电网公司签订的发电合同以及电网运行方式进行发电计划安非。确保有功率平衡,保障对用户的可靠供电。
在电源环节提高电源灵活性,在电网环节扩大电网范围,在负荷环节实施需求侧响应、增加用电需求,是实现我国新能源高比例消纳的三大重要途径。
建议:
一、统筹新能源与消纳市场。建议统筹新能源与消纳市场,统筹新能源与其他电源,统筹电源与电网,实现电力系统整体统一规划。
二、加强调峰电源管理。合理控制供热机组和自备电厂发展规模,明确自备电厂参与系统调峰的相关要求。