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基于风光火储的多能互补新能源基地规划思路

来源:原创  时间:2022-06-16  点击:128
推进赤峰多能集成优化互补、发展综合智慧能源是我国进行能源转型的必然要求,也是提高能源系统效率的有效手段。本文中,综合考虑赤峰地区新能源基地可用能源种类,采用风、光、火打捆外送方式,必要时配备一定容量的储能,基于多种能源各自的资源特性及发电特性,通过多能互补、协调控制综合优化新能源基地电力外送出力曲线。

  随着资源枯竭、环境污染的加剧,加快清洁能源的开发利用已经成为必然趋势。我国“三北”地区风光资源丰富,适宜清洁能源的大规模集中式开发。然而,新能源固有的出力不确定性,导致新能源并网消纳面临愈来愈难的局面。从风光出力特性及火电灵活性改造出发,针对不同的风光火配比方案,依托先进的协调控制技术和多能互补优势,有效平抑新能源基地出力波动性,实现与电网、负荷协调友好的创新型发电模式,对新能源产业发展起到重要的示范引领作用。


  截至2019年底,我国风电、光伏并网装机规模分别达到210.05GW、204.68GW,分别占全口径发电装机规模的10.45%、10.18%,并保持良好的发展势头。然而风电、光伏等新能源出力的间歇性、随机性和波动性的特点,导致大规模新能源并网给电网的安全稳定运行带来巨大挑战。同时,由于风光资源分布与电力市场空间逆向分布的特性突出、风光出力的不可控性、系统调峰容量不足等原因,导致新能源弃电现象严重。


  为实现我国新能源发展目标,仍需坚持走“发展大基地,依托大电网,融入大市场”的道路。同时,在进行大规模新能源外送基地规划建设时,必须依托多能互补技术,提高新能源基地与电网的协调友好性,解决好新能源弃电问题,确保新能源“送得出、落得下、用得上”,实现新能源的高效利用。


  以规划的赤峰大规模新能源外送示范基地为例,围绕“低电价上网、先进技术、智慧风场、生态能源”四个示范,综合考虑风电、光伏、存量火电及抽水蓄能电站运行特性,在不增加受端电网调峰压力的前提下,研究风光火储等电源配比方案,规划建设多能互补新能源基地。


  多能互补基地规划思路

  推进多能集成优化互补、发展综合智慧能源是我国进行能源转型的必然要求,也是提高能源系统效率的有效手段。本文中,综合考虑赤峰地区新能源基地可用能源种类,采用风、光、火打捆外送方式,必要时配备一定容量的储能,基于多种能源各自的资源特性及发电特性,通过多能互补、协调控制综合优化新能源基地电力外送出力曲线。


  考虑风力发电、光伏发电的随机性、波动性、可调度性低等特点,同时鉴于赤峰地区无建设大规模水电的条件,通过对现有火电进行深度调峰改造,增强火电机组调峰能力,最大程度保证资源潜力大但发电量不稳定的风光等清洁能源的消纳。


  1.1风光出力特性分析

  内蒙古自治区是我国风光资源最丰富的省区之一。赤峰市位于内蒙古自治区东南部,风电技术可开发量约50GW,年平均风速均在6.0m/s以上,部分区域年平均风速在8.0m/s以上,年利用小时数2600~3300h。光照年辐射值1400~1750kWh/m2.年日照小时数2700~3200h。


  根据赤峰地区在运风光电站运行数据及气象站统计数据,典型日风光出力特性曲线如图1—图3所示。


  1.2存量火电调峰能力分析

  为加快能源技术创新,挖掘燃煤机组调峰潜力,早在2016年6月,我国已正式启动火电灵活性改造示范试点工作。通过灵活性改造,一是增加机组运行灵活性,即要求机组具有更快的变负荷速率、更高的负荷调节精度及更好的一次调频性能;二是增加锅炉燃料的灵活性,即机组在掺烧不同品质的燃料下,确保锅炉的稳定燃烧以及机组在掺烧工况下仍有良好的负荷调节性能。

基于风光火储的多能互补新能源基地规划思路

图1 大风月典型日风电出力特性(2MW风电机组)

基于风光火储的多能互补新能源基地规划思路

图2 小风月典型日风电出力特性(2MW风电机组)

基于风光火储的多能互补新能源基地规划思路

图3 光伏全年平均日出力特性(100MW装机规模)


  深度调峰的概念不仅包括机组可以做到稳定的低负荷运行,其外延是火电机组的灵活性运行。目前,灵活性改造的主要技术方案有储热水罐方案、电锅炉方案及高参数蒸汽抽汽供热方案等,通过灵活性改造,调峰深度可达60%。(作者:李 凯,康世崴,闫方,王淼,李文波)



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