新能源在新型电力系统中的研究分析
赵晔文
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赵晔文,. 新能源在新型电力系统中的研究分析[J]. 中国能源进展,2025.4. DOI:10.12721/ccn.2025.157040.
摘要: 近年来,全球能源发展形势日趋严峻,为全面保障能源安全、生态环境,各个国家都在大力发展新能源,旨在运用可再生能源保障国家经济稳定发展。在此背景下,新能源的应用为传统电力行业带来了巨大冲击,同时也为电力领域发展带来全新的发展机遇,并逐渐成为电力行业变革的有效途径。本文主要就新能源在新型电力系统中的研究进行了分析。
关键词: 新能源;电力系统;储能
DOI:10.12721/ccn.2025.157040
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引言

电力行业的“碳达峰,碳中和”和进度对双碳目标的实现和影响较大,因此必须加快构建以新能源为主题的新型电力系统。基于以新能源为主体的新型电力系统体系构建后,风电和光伏发电将会迎来发展的挑战和机遇,由于风电和光伏发电具有间歇性和波动性的特征,而储能是解决新能源发电不稳定的重要工具,所以未来储能发展是必然的趋势。

1新能源的特点

新能源又被称为非常规能源,最早在1980年,联合国便对其进行了准确定义,其主要是以全新的能源材料以及能源转化技术作为基础,将生态环境中的一些能够循环利用,或者用之不竭的能源,代替传统会对生态环境造成严重威胁的不可再生能源。例如天然气、潮汐能、地热能、风能、波浪能、海洋能等等多种类型的能源。以此实现国家整体经济增长与环境保护之间的和谐发展。现阶段我国正在研发的新能源类型有太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能等。

2新能源在新型电力系统中的研究

目前,要构建高效的能源体系和新型的电力体系只有选择科技的改革和创新这条道路,随着能源和新型电力领域的全面发展,新能源被广泛的应用于新型电力系统中。随着电力系统设备的需要满足新技术的要求和开发就面临着不断的创新改革和突破,为了构建多位化和立体化体系的新型电力系统,需要对新型电力系统的建设方向研究,具体技术研究方向和途径如下:

2.1大电网(骨干网架)建设

随着新能源应用于新型电力系统后,需搭建一个灵活可靠配比新能源、智能和深度调峰的合理体系和系统。围绕大型能源基地的跨区域输送、调度能力和储能的推广,从大电网建设角度看,重点在于满足大型能源基地与负荷中心的联通通道需求,以及负荷中心区域内调配通道能力。结合我国清洁能源资源区位禀赋因素,大型能源基地配套调峰机组以实现稳定外输效果(参考青海-河南特高压直流线路输出端的海南州风-光-水互补新能源基地);与跨区域输送能力相配套,电网新一代调度系统的推广应用有望提速。

2.2储能建设

储能应用场景丰富,在新型电力系统中的应用前景广阔,具体应用领域可分为发电侧、电网侧和用户侧三大类以及多种子场景:(1)发电侧:火储联合调频,稳定输出功率;新能源发电配储,平抑出力波动,提高消纳等;(2)电网侧:调峰、二次调频、冷备用、黑启动等;(3)用户侧:峰谷套利、需量管理、动态扩容,用户主要分为家庭、工业、商业、市政等;(4)微电网:主要为离主电网络较远的无电、弱电地区,需要自建电网,可采用可再生能源与储能作为解决方案;(5)分布式离网:4G/5G基站供电、风景区驿站供电、森林监控站供电、油田采油站供电、高速加油站供电等。

2.3配电网建设

“双碳”目标下,新能源的接入比例持续提升,集中式与分布式并进的格局有望持续强化,要求配网逐步向供需互动的有源网络过渡。用电形式多样化与能源结构清洁化,预计将加速配网系统的复杂化和功能多样化,对配网系统的安全、智能、高效、开放、低碳要求不断提升[5]

3新能源在新型电力系统中的运用建议

3.1分析电能需求和新能源特性

电网行业的核心发展目标是迎合当前社会大众对用电量的实际需求,如此方能够对于电网负荷以及电网负荷的分布与结构进行精准预测。通过对这些数据的分析与预测,对于未来新能源发电的网架结构、电网滚动规划、以及电网安全校核具有决定性作用。在此背景下,相关部门需对新能源的特征进行详细分析,由于不同类型的新能源受自然环境、气候特征的影响因素非常大,因此在利用新能源进行发电的过程中,相关技术人员应进行长期、连续的数据采集工作,进而分析出地区内新能源的分布规律,同时还需对不同类型的新能源的发电原理进行详细了解与掌握。明确不同类型的新能源发电方式对周围气候环境的实际要求。因此,在利用新能源对传统电力行业进行变革的过程中,相关研发人员在充分了解与掌握新能源特殊性的基础上,明确其顺利进行电力生产的前提。

3.2分析电源结构、布局和性能

相关研发人员在明确不同类型的新能源的特征,掌握新能源与传统电网并网后可能会存在的风险进行深入研究以后,还需针对新能源与传统电网在并网过程中可能会遇到的问题、难度系数、对新能源建设开发的整体成本,以及后期所得到的实际效果等方向进行全面分析与研究。在新能源发展过程中,由于不同类型的能源其特征具有很大差别,且不同地区中的能源类型、能源分布、储存量等都具有较大差异,并且新能源在应用中还具有一定的随机性与不稳定性,因此在实际应用中势必会掣肘传统电力系统的功率平衡状况。为全面实现新能源与传统电力的有机融合与协同发展,相关研发人员应全面分析电源结构、电力布局以及并网后的电力生产性能,并尽量选择主动性电源以及规模较大的储能设备进行并网。

3.3出台可中断负荷电价机制

当系统高峰电力供应不足时,电力用户根据与电力部门签订的协议在用电高峰时段暂时减少或中断用电,因而相应地给予用户一定的补偿。采用综合竞价、政府定价等模式,形成合理的可中断负荷电价,推动由固定电价补偿向市场化转变,鼓励用户更加自愿地参与需求侧响应。结合电网实际负荷曲线,加入高峰电价,优化电价时段,以价格信号促进用户合理错峰用电。探索动态调峰电价,有针对性地调动灵活负荷响应能力,强化削峰填谷效果。

3.4建立系统综合评价体系,制订电网规划方案

综合评价体系的核心目标是通过电力系统中不同设备的数据指标,对整个系统的运行情况进行定量分析,为未来电力的发展规划提供良好的发展方向。随着新能源建设的不断完善,对传统电力行业中的电源、电网规划提出了全新的需求,因此相关研发人员不仅需要考虑各地区新能源类型与发展问题,还需考虑如何将地区中的常规新能源与传统电网之间的协同发展策略,制定全新的电网规划方案。

3.5打造多元融合高弹性电网

适应高比例新能源、高比例电力电子设备需要,促进系统各环节全面数字化、智能化。建立全网协同、数字驱动、主动防御、智能决策的新一代调控体系。加强源网荷储多向互动,多能互联,推进多种能源形式之间的优化协调,提高电力设施利用效率,提升整体弹性。加强预测预警体系建设,保障极端事件下的电力系统恢复能力。

结束语

随着整体社会发展环境的不断变化,传统电力行业已经无法适应社会大众对电能的实际需求。在电力日益紧张的今天,对传统电力行业进行变革与优化已经成为必然发展趋势。因此,相关研发人员需利用可再生的新能源,对传统电力系统进行不断变革、创新、转型,他如此方能够保障电力行业与生态环境之间的和谐发展。

参考文献:

[1]舒印彪,陈国平,贺静波,张放.构建以新能源为主体的新型电力系统框架研究[J].中国工程科学,2021,23(06):61-69.

[2]集思.构建以新能源为主体的新型电力系统[N].中国财经报,2021-11-23(003).

[3]饶宏.数字电网推动构建以新能源为主体的新型电力系统[J].电力设备管理,2021(08):21-22.

[4]时家林.努力构建以新能源为主体的新型电力系统[J].当代电力文化,2021(08):14-15.

[5]王志轩.构建以新能源为主体的新型电力系统框架[J].阅江学刊,2021,13(03):35-43.

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