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区域电网调峰调频电源需求与容量配置分析

作者:   发布时间:2019-05-09

     【摘  要】:本文从实际出发,结合大量的理论研究背景,对于区域电网调峰调频电源需求与容量配置问题进行了深入地探析,并结合当前的应用实践,对调峰调频电源的配置以及相关新的业务的发展做出了探讨。

     【关键词】:区域电网;调峰调频;容量配置;分析

     1 引言

     调峰调频电源具有启动速度比较快的特点,而且对于电网稳定控制等方面有着很强的优势,本文主要针对区域电网调峰调频电源需求与容量配置进行了深入地分析,这对于绿色电网的发展有着重要的意义,而且非常有助于对区域电网内的调峰调频电源进行规划和建设。

     2 目前我国电源的调峰能力分析

     2.1 电网负荷特性分析

     随着我国经济结果的优化和调整,电网的负荷特性也发生了巨大的变化。在目前的社会生活中,制造业的用电量越来越大,尤其是空调降温以及电冰箱等家电的使用,使得电网日负荷率和最小日负荷率与以前相比有所上升,从目前的趋势来看,冬季各月中最大负荷出现的时间已经推迟到了晚上的八点左右,最小负荷出现的时间也由原来的4时推迟到了6时,在夏季的各月中,最大负荷出现的时间较为分散,而且早晨、下午和晚上等都有最大负荷的出现,按照这种趋势发展下去,负荷的峰谷差值会越来越大,而且最小日负荷率将呈现出增加的趋势,峰谷的差值会越来越大。

     造成这样现象的主要原因主要有两点:其一,在整体用电量中第二产业占据了绝大多数,而且近年来国家政策开始向化工方向发展,电气、电子制造业、石油化工等方面将持续发展,尤其是在未来的发展中,制造业和石油化工等用电的比例将会持续增加;其二,空调已经成为了家家户户不可缺少的家电之一,随着我国经济形势的好转,空调的使用数量也会不断地增加,甚至冰箱冷冻机的数量也会急剧上升,这就会使得空调负荷不断地增加,那么峰谷的差值也就会不断地扩大。

     2.2 电源的结构以及调峰能力分析

     从目前国内的发电水平来看,国内的电源主要是以火力发电为主的,在国内布局方面,西电东送也是我国一直坚持的基本战略。其中,风电、水电、核电等发电形式在整体发电中占据的比重较小,而专业的调峰调频的电源也就更少,主要使用的还是配合核电调峰,这与外国的差距是非常明显的,接下来对各种电源的调峰能力进行综合性的分析。

     核电。从安全性能这一角度来考虑,核电一般上是不调节出力的,主要是担任基本负荷。

     水电。水电的发电主要存在一定的季节性特点,也就是丰水期的时候可以大力发电,但是到了枯水期,其额定功率仅仅只能达到20%左右,总体来说水电的运行条件要求比较高,而且经济性能不够良好,一般只是存在于我国的西南地区,主要是通过西电东部地区负荷中心进行送电,一般而言,这种送电模式是会受到西电东送线路的容量限制的,所以,水电一般仅是用来承担基本负荷的。

     火电。火电依然是我国目前社会环境中最主要的发电模式,由于我国的煤炭资源较为丰富,这就使得火力发电更具成本上的优势,而且从目前的技术特点来看,比较先进的火电机组具有一定的调峰调频能力,而且火电机组还能参与深度比较大的调峰。

     风电。风电在目前我国的发电中所占的比重并不很大,主要是因为风能本身的确定性就不高,非常容易造成风电机组的出力变化大,所以在目前的应用中,风电仅仅是作为基荷的形式存在的。

     LNG电站。LNG电站具有响应速度较快的特点,但是它的成本是相当高的,所以只是应用于比较紧急的调峰中。

     抽水蓄能电站。该电站是具有响应速度较快、容量较大的特点,其主要优势是在电网发生故障的时候,可以作为紧急响应电源出现。

     从我国目前的运行体制来看,厂网分开是当前电网企业中使用的政策,阶梯上网电价机制并没有得到良好的应用,调峰的利益驱动并没有完成,在这种社会背景之下,水电厂、火电厂等机构对于承担调峰的积极性也就随即下降。

     3 调峰调频电源需求与容量配置分析

     随着我国技术的飞速发展,调峰调频技术也历经了多次的发展,从目前的应用情况来看,调峰调频模式主要体现在以下几个方面。

     分布式的抽水蓄能电站调峰调频。从抽水蓄能电站的特点来看,它和LNG燃气电厂都具备一定的动态以及静态方面的特征,让其作为调频调峰电源是非常合适的。这种方案也具有一定的劣势,主要是因为抽水蓄能电站的投资成本比较大,耗费的人力、财力也比较多,而且其运营的成本是比较低的,在紧急的时候,分布式的抽水蓄能电站的调峰能力可以高达200%,而且在响应速度方面是非常快的,所以在未来的发展道路中,大力发展抽水蓄能电站是非常有必要的。

     使用燃气电厂调峰调频的模式。从LNG电厂的原材料来看,LNG电厂所使用的原料本身就是属于清洁型的能源,而且在LNG电厂的建设过程中,其占地面积比较小、用水量较少、污染物的排放是比较低的,在对LNG电厂的布置上,可将LNG电厂布置在负荷中心的位置,这可以解决负荷高峰的运行问题,减少了输电的距离,非常有助于提高电网的安全运行水平以及经济方面的运行效率。

     规模化储能技术的调频调峰模式。在该模式中,主要强调的是规模化的技术,从分类上来看,规模化的储能技术主要是囊括了单一储能技术和多元化的储能技术。这种技术主要针对蓄电池以及电动汽车充电站所造成的问题而开展的调峰调频电站。在该技术中,调峰调频有着优良的性能,其占地面积比较小、无污染、无噪音、容量大等方面的优势已经得到了大多数人的认可,尤其是其能量密度比较大,最大的时候能效能够达到90%以上,而且其响应速度和其他类型的设备相比速度特别快,调峰的能力可以达到200%左右,这是其他设备无法达到的优势。从经济成本角度来看,该设备的系统运行成本以及维修的费用都是相对较低的,可以说规模化的储能技术调峰调频模式是当前最优的电源,是可以在实际应用中大力推广的。

     新能源与储能联合调峰调频的技术。该技术的主要原理是将各种新能源和新储能技术结合起来使用,并且形成良好的效果。通俗来说,该技术主要就是结合了风电场和抽水蓄能联合的运行操作形态。在具体的运行过程中,设备利用当前多种多样的新能源,例如风能、太阳能等。该技术可将目前多种多样的新能源联合起来,使得输出的功率更加地平稳,与此同时,该技术还能够和当前先进的储能技术相结合,形成合力发电体系,从而组合得到优势比较突出的多元储能单元容量更大的调峰调频电源。从其分类上看,主要有风能、光能的联合电站,这种设备主要使用在云贵高原地区,这种供电模式可使偏远地区能够和电网末端用户进行连接,可将线损降至最低,有着非常良好的补充作用。还有一种就是风电场和飞轮储能以及抽水蓄能电站相结合的设备,这种设备在实践中的应用情况也是比较良好的,主要是这种设备的可控性非常好,可根据实际需求来对能源进行个性化的划分,在应急状态中以及快速启动中可以充分使用,而且这种各种设备联合使用的方式能够弥补各个设备的不足,能够有效解决风电不稳定并网所带来的巨大的冲击,可有效提升风电以及太阳能的经济性效果,有着非常良好的应用前景。

     4 结语

     在目前我国的应用实践中,虽然厂网分离固定当前的电网市场格局,在这样的社会背景之下,采取负荷峰谷值的预测,并将各种电源的调峰能力、调频电源规划的容量计算在内是一种非常好的规划措施。

     随着我国经济社会的飞速发展,电网的运行能力已经成为关系社会生产实践的重要要素。我国电网企业的发展朝着高效、智能、绿色、环保的方向转变。在目前的应用实践中,电网峰谷的差值呈现出较大的差异,调峰的矛盾也越来越突出,所以电网结构的调峰能力已经成为当前电网系统发展的关键性要素。

     调峰调频电源具有启动速度比较快的特点,而且对于电网稳定控制等方面有着很强的优势,本文从实践以及理论等角度出发,对于区域电网调峰调频电源需求与容量配置进行了深入地分析。在未来的发展道路中,新能源、新型的储能技术的发展,相信各种各样的调峰调频运行模式会投入到使用当中,为我国电网的稳定发展做出贡献。

     参考文献

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     (此专文摘自《电力设备管理》杂志文库,专文主创:广西电网电力调度控制中心梁阳豆  宁阳天  杨有慧  陈新凌  阳 晟)