摘要：本文分析了貴州西部地區(qū)已投產(chǎn)風(fēng)電場和光伏電站歷史出力特性，提出了在計算調(diào)峰平衡及地區(qū)外送能力校核時，不同運行方式下風(fēng)電和光伏可利用容量選取。結(jié)合電網(wǎng)分區(qū)情況及運行方式，分析了貴州西部畢節(jié)奢香變供電地區(qū)、六盤水北部及威寧電網(wǎng)、黔西南及六盤水南部電網(wǎng)的可再生能源接納能力。最后，針對“十三五”期間貴州西部大規(guī)模可再生能源的投產(chǎn)并網(wǎng)情況，緩解電力消納及送出壓力，從政策引導(dǎo)、可再生能源開發(fā)和電網(wǎng)建設(shè)等方面提出相關(guān)措施建議。

　　關(guān)鍵詞：貴州西部;可再生能源;消納和送出

　　0引言

　　大規(guī)模新能源的開發(fā)及利用是我國在新時期做出的一項重要戰(zhàn)略選擇[1]，“十二五”期間，隨著國家新能源相關(guān)法規(guī)及一系列促進新能源發(fā)展政策的頒布和實施，貴州省新能源與可再生能源發(fā)展速度明顯加快，開發(fā)利用規(guī)模顯著提升，截至2018年底，貴州省風(fēng)電累計并網(wǎng)裝機容量達到3863.6MW，光伏累計并網(wǎng)裝機容量達到1775.4MW。

　　根據(jù)貴州省“十三五”新能源及可再生能源相關(guān)規(guī)劃成果，預(yù)測至“十三五”末全省風(fēng)電并網(wǎng)裝機規(guī)模達到6000MW，太陽能光伏發(fā)電裝機規(guī)模達到2000MW以上[2]。目前全省已有大規(guī)模的在建、開展前期工程和規(guī)劃的風(fēng)電場和光伏項目，可再生能源消納及接入電網(wǎng)的需求迫切，其中威寧、六盤水和黔西南等貴州省西部地區(qū)問題較為突出。

　　風(fēng)、光可再生能源消納問題已成為國內(nèi)可再生能源發(fā)展需面臨的最重要問題之一[3-4]，國內(nèi)已有不少文獻開展了可再生能源消納方面研究工作。文獻[5-8]從系統(tǒng)低谷調(diào)峰裕度角度分析了電網(wǎng)接納風(fēng)電能力，在此基礎(chǔ)上文獻[9-10]考慮了光伏發(fā)電的消納，文獻[11-12]提出了基于時序生產(chǎn)模擬的新能源年度消納能力計算方法。

　　新能源的消納能力受系統(tǒng)調(diào)峰能力、電網(wǎng)輸電能力、可再生能源并網(wǎng)技術(shù)以及調(diào)度運行水平等因素的影響[13]，其中系統(tǒng)調(diào)峰能力和電網(wǎng)輸電能力是最主要的限制因素。上述已有研究文獻僅從系統(tǒng)調(diào)峰能力角度從整體上分析電網(wǎng)消納能力，而針對電網(wǎng)輸電能力約束的電網(wǎng)新能源消納研究較少。本文結(jié)合貴州西部風(fēng)電和光伏的規(guī)劃情況，從本地消納及電網(wǎng)輸電能力的角度出發(fā)，評估“十三五”末貴州西部可再生能源電力消納形勢，充分發(fā)揮規(guī)劃的前瞻性和指導(dǎo)性作用，促進可再生能源開發(fā)利用和電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的協(xié)調(diào)發(fā)展[14-16]。

　　1新能源出力特性分析

　　貴州氣候特點存在明顯的季風(fēng)性、高原性和多樣性特征。風(fēng)資源方面，貴州省內(nèi)總體風(fēng)速較小，平均風(fēng)速西部最大，最大風(fēng)速出現(xiàn)在畢節(jié)市的威寧縣，其風(fēng)速為3.2m/s;光照資源方面，全省太陽能資源不豐富，太陽總輻射值最高的區(qū)域在畢節(jié)市的威寧縣，其次是六盤水市的盤縣和黔西南州的興義市。

　　因此，從資源條件角度分析，西部地區(qū)是貴州省內(nèi)風(fēng)、光可再生能源利用條件最優(yōu)秀的地區(qū)。風(fēng)、光可再生能源出力具有很強的隨機性和波動性，在電網(wǎng)規(guī)劃研究中主要關(guān)注的指標(biāo)包括年最大出力曲線、月最大出力曲線、月平均出力曲線及出力概率分布等[7]。以下選取了2016-2018年貴州省西部地區(qū)已投運滿一年的風(fēng)電場和光伏電站全年每5min采樣的出力數(shù)據(jù)進行分析。

　　1.1風(fēng)電場出力特性

　　風(fēng)電最大出力出現(xiàn)在春冬季，2016-2018年最大出力分別可達到總裝機容量的83%、86%，而夏秋季節(jié)年最大出力比春冬季節(jié)低約20%。對2018年各季節(jié)的全省風(fēng)電日平均出力曲線進行統(tǒng)計。綜合考慮各季度的平均出力曲線變化趨勢，春冬季節(jié)平均出力比夏秋季節(jié)高，各季度日平均出力曲線中最大出力時段基本出現(xiàn)在0點至6點，最小出力時段出現(xiàn)在10點至20點，反調(diào)峰特性突出。選取2016-2018年春冬季節(jié)(11月到次年4月)負荷高峰時段(16點到21點)和負荷低谷時段(1點到6點)，夏秋季節(jié)(5月到10月)負荷高峰時段(9點到14點)和負荷低谷時段(1點到6點)進行風(fēng)電場出力概率分布統(tǒng)計。

　　其中夏秋季負荷高峰時段風(fēng)電場最大出力相對偏低，最大出力在50%～60%之間的概率達到3.25%;低谷時段最大出力在60%～70%之間的概率為3.20%。春冬季負荷高峰時段風(fēng)電場最大出力比夏秋季有所提高，出力在60%～70%之間的概率為2.70%;春冬季低谷時刻最大出力在60%～70%的概率為4.20%。

　　根據(jù)上述風(fēng)電場歷史出力數(shù)據(jù)分析，在校核調(diào)峰電源規(guī)劃及網(wǎng)架外送能力研究時，按出現(xiàn)概率超過2%的最大出力范圍值作為風(fēng)電的利用容量，基本可以反映了風(fēng)電大發(fā)的嚴(yán)苛情況，因此，在計算調(diào)峰平衡及地區(qū)外送能力校核時，豐期大、小方式和枯期大、小方式下風(fēng)電場可利用容量分別按裝機容量的0.6、0.65、0.65和0.7考慮。

　　1.2光伏電站出力特性

　　對貴州省西部地區(qū)已投運滿一年的光伏電站進行分析。2018年全年逐月光伏最大出力均達到裝機容量的80%以上。光伏電站出力相對集中，在地區(qū)外送能力校核時，可利用容量按裝機容量的0.8考慮。

　　2貴州西部可再生能源能力接納分析

　　地區(qū)接納可再生能源的能力取決于當(dāng)?shù)仉娏π枨蟆⒇摵商匦浴㈦娫唇Y(jié)構(gòu)及網(wǎng)架外送能力等方面。目前貴州省西部畢節(jié)、六盤水和黔西南等地區(qū)主要是以電力外送為主，因此進行可再生能源能力接納分析時需重點關(guān)注網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及運行方式。結(jié)合電網(wǎng)運行方式，畢節(jié)除威寧外其它地區(qū)統(tǒng)一供電，威寧地區(qū)主要通過六盤水北部電網(wǎng)轉(zhuǎn)供，六盤水南部地區(qū)主要通過黔西南地區(qū)電網(wǎng)轉(zhuǎn)供。

　　根據(jù)目前掌握的已投產(chǎn)、核準(zhǔn)在建、準(zhǔn)備開工及開展前期工作的風(fēng)、光可再生能源，并結(jié)合本地負荷和常規(guī)電源出力情況，綜合計算該區(qū)域的受限電力及接納新能源能力，計算原則考慮如下：1)分別按豐枯期的大小方式對上述供電區(qū)域進行電力平衡分析，不考慮備用容量;2)電網(wǎng)外送極限能力需滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定N-1要求;3)各地區(qū)豐期大方式光伏發(fā)電可利用容量按0.8，枯期高峰負荷出現(xiàn)在19點左右，因此不考慮光伏出力;結(jié)合風(fēng)電場出力特性分析結(jié)論，各地市風(fēng)電可利用容量豐期大、小方式按0.6和0.65考慮，枯期大、小方式按0.65和0.7考慮。地區(qū)水電豐枯期可利用容量分別按0.9和0.1考慮。

　　2.1貴州西部電網(wǎng)現(xiàn)狀及電網(wǎng)規(guī)劃

　　目前，畢節(jié)奢香變供電地區(qū)外送通道為500kV奢香變單主變加220kV茶鴨雙回線路，“十三五”電網(wǎng)規(guī)劃擴建500kV奢香變2號主變，投運后網(wǎng)架最大送出能力約270萬月。六盤水北部及威寧地區(qū)電網(wǎng)電力外送通道為500kV六盤水主變加220kV普六雙回線路，最大外送能力約54萬。“十三五”電網(wǎng)規(guī)劃新增威寧外送500kV輸電通道，將威寧部分新能源打捆送出。黔西南及六盤水南部地區(qū)外送通道為500kV金州變雙主變，“十三五”電網(wǎng)規(guī)劃擴建500kV金州變3號主變，投運后最大外送能力約200萬kW。

　　2.2畢節(jié)奢香變供電地區(qū)

　　2020年畢節(jié)奢香變供電地區(qū)主要受限于豐水期水電出力提高等條件約束。無法滿足區(qū)內(nèi)全部新能源電力送出需求，存在豐大方式限電棄風(fēng)的風(fēng)險。

　　2.3六盤水北部及威寧地區(qū)電網(wǎng)

　　2020年六盤水北部及威寧地區(qū)電網(wǎng)主要受限于豐水期水電出力提高等條件約束。無法滿足區(qū)內(nèi)全部新能源電力送出需求，存在豐水期限電棄風(fēng)棄光的風(fēng)險。

　　2.4黔西南及六盤水南部電網(wǎng)

　　2020年黔西南及六盤水南部地區(qū)主要受限于豐水期水電出力提高等條件約束。無法滿足區(qū)內(nèi)全部新能源電力送出需求，存在豐水期限電棄風(fēng)棄光的風(fēng)險。

　　3促進可再生能源消納措施建議

　　結(jié)合上述分析，為了應(yīng)對“十三五”期間貴州西部地區(qū)大規(guī)模可再生能源的投產(chǎn)并網(wǎng)，緩解電力消納及送出壓力，從政策引導(dǎo)、可再生能源開發(fā)和電網(wǎng)建設(shè)等方面提出相關(guān)建議和措施。政策引導(dǎo)方面：1)建議結(jié)合各地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃情況統(tǒng)籌考慮新能源的建設(shè)規(guī)模及開發(fā)時序，鼓勵“十三五”期間優(yōu)先開發(fā)省內(nèi)東部地區(qū)風(fēng)電資源，放緩開發(fā)西部地區(qū)風(fēng)電和光伏發(fā)電資源的步伐;2)建議開展抽水蓄能建設(shè)、發(fā)展調(diào)峰氣電、配套電化學(xué)儲能及實施電能替代等相關(guān)專題研究，進一步提高全省及地區(qū)新能源消納能力;3)建議開展電力市場化改革下優(yōu)化新能源補貼及電價機制、建立和完善輔助服務(wù)市場機制等相關(guān)專題研究，促進電改形勢下新能源電力消納。可再生能源開發(fā)方面：1)建議根據(jù)不同地區(qū)新能源消納及外送情況，合理調(diào)整新能源開發(fā)策略，適當(dāng)控制威寧、六盤水和黔西南等地區(qū)風(fēng)電和光伏的開發(fā)建設(shè)進度;2)建議在電力送出受限區(qū)域的風(fēng)電場或光伏電站開展配置電化學(xué)儲能設(shè)備試點研究工作，提高運行靈活性。

　　電網(wǎng)建設(shè)方面：1)建議加快推進“十三五”期間畢節(jié)、六盤水和黔西南等地區(qū)加強電網(wǎng)外送能力的基建項目工作，保障項目按期投產(chǎn);2)建議統(tǒng)籌考慮六盤水、黔西南等電力受限地區(qū)的煤電發(fā)電計劃，并優(yōu)化機組運行方式，以避免出現(xiàn)棄風(fēng)棄光情況發(fā)生。

　　4結(jié)論

　　針對“十三五”期間貴州西部大規(guī)模可再生能源的投產(chǎn)并網(wǎng)形勢，本文基于地區(qū)電網(wǎng)分區(qū)運行方式，結(jié)合本地負荷及外送能力分析了“十三五”末畢節(jié)奢香變供電地區(qū)、六盤水北部及威寧電網(wǎng)、黔西南及六盤水南部電網(wǎng)的可再生能源接納能力。為緩解可再生能源電力消納及送出的壓力，本文從政策引導(dǎo)、可再生能源開發(fā)和電網(wǎng)建設(shè)等方面提出相關(guān)措施建議，為避免棄風(fēng)棄光問題，實現(xiàn)新能源產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康有序發(fā)展提供決策參考。

　　能源方向論文投稿刊物：可再生能源以發(fā)布國家新能源和可再生能源方針、政策;報道該技術(shù)領(lǐng)域科研成果和應(yīng)用技術(shù);宣傳新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝為辦刊宗旨。突出能源、生態(tài)、環(huán)保三大主題，匯集新能源、可再生能源、清潔能源技術(shù)之精粹，注重理論應(yīng)用，突出實用技術(shù)。涉及太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑺�能、垃圾再利用能、能源�?jié)約、生態(tài)環(huán)保等方面內(nèi)容。