分市可再生能源电力消费测算研究
摘要: 实现科学合理测算地区可再生能源电力消费,支撑建立地区碳排放统计核算方法,是地方精准降碳工作重要的基础保障。本项目以网架物理流量为基础建立模型,基于各市可再生能源发电量,叠加输入输出折算可再生能源电力消费量。选取某市试点验证完善算法模型,通过对500千伏省市可再生能源交换电量的三种不同算法来构建不同的算法模型以拟合地区电力消费量,确定最适合地区核算的算法模型,并推广到全省16地市。

引言:

电力行业是我国煤炭消耗和碳排放最大的单一行业,构建以新能源为主体的新型电力系统是我国实现“双碳”目标的重要战略。我省碳排放总量和人均碳排放量增幅较大,控碳压力较大,对此有必要研究分地区分行业碳排放核算标准、摸清碳排放总量,为各方主体减源降碳提出更高要求和方向。

1. 测算思路和方案

目前绿色电力交易处于试点阶段,对于地区可再生能源消费测算仍以物理网架流量为主。可再生能源电力消费量一部分为本市行政区域内生产且消纳的可再生能源电量,另一部分来自区域外输入的可再生能源电量。故依据上述测算思路拟定技术路线为基于各市可再生能源发电量,叠加输入输出折算可再生能源电量。

鉴于我省以500千伏作为主干网架,在测算各市电源参与地区平衡时以500千伏电压等级为界线,500千伏及以上电源纳入全省统筹平衡,220千伏及以下电源纳入各地市平衡,因此,可再生能源电力消费测算方案可描述为:3.png

2. 模型测算方法

根据上述方案,测算分市可再生能源消费的关键是把各地可再生能源输入输出电量核算清楚,这里引入全省可再生能源消费系数(1739929695798858.png)、各市可再生能源生产系数Ki,根据关口结算电量折算可再生能源输入输出电量,进而得到可再生能源净输入电量。

2.1本地区可再生能源发电量计算

本地区220千伏及以下可再生能源发电量=风电+生物质发电+光伏发电+水电。

2.2 500千伏省市可再生能源交换电量计算

对500千伏交换电量考虑以下三种测算方法:

方法一:500千伏省市可再生能源交换电量=∑500可再生能源输入电量-∑500可再生能源输出电量;其中,5.png1739929924580409.png1739929978541341.png1739930017562991.png

方法二:9.png,其中,1739930113415572.png

方法三:1739930175728051.png,其中,1739930199733338.png

2.3 220千伏及以下市间可再生能源交换电量计算

13.png1739930357974660.png

2.4 本地区可再生能源电力消费总量计算

15.png

3. 某市可再生能源电力消费测算分析

以某市数据为例,统计2018年~2021年期间数据,测算可再生能源电力消费总量。

3.1 某市可再生能源发电量

某市可再生能源发电量呈现逐年递增趋势。2021年可再生能源发电量为32.88亿千瓦时,同比增幅最大达到16.88%。

3.2 来自500千伏网架的可再生能源净输入电量

3.2.1 方法一

可再生能源输入电量呈现逐年上升趋势,2021年可再生能源输入电量最高为50.07亿千瓦时,同比增长最大为42.58%。可再生能源总输出电量较低,2019年可再生能源输出电量最高为0.075亿千瓦时。

3.2.2 方法二&方法三

方法二:某市来自500千伏网架可再生能源输入电量和增幅均呈现逐年上升趋势,截止2021年可再生能源输入电量达24.48亿千瓦时,同比增长69.03%。

方法三:某市来自500千伏网架输入的可再生能源电量和增幅均呈现逐年上升趋势,截止2021年可再生能源输入电量达27.87亿千瓦时,同比增长72.46%。

3.3 来自220千伏及以下联络线的可再生能源净输入电量

某市来自220千伏及以下市间联络线可再生能源输入电量呈现先降后升趋势,其中2018年可再生能源输入量最高,为1.78亿千瓦时。可再生能源输出电量整体呈现波动上升趋势,2019达到峰值为8.42亿千瓦时。

3.4 某市可再生能源电力消费总量

经方法一测算,某市可再生能源消费量总体呈现逐年上升趋势,2021年达到峰值76.45亿千瓦时,同比增长34.31%。经方法二测算,某市可再生能源消费量总体呈现上升趋势,2021年达到峰值为50.86亿千瓦时,同比增长40.14%。经方法三测算,某市可再生能源消费量总体呈现上升趋势,其中2021年达到峰值为54.25亿千瓦时,同比增长42.87%。

16.png17.png

4. 某省各地市可再生能源电力消费总量对比

从某市三种算法的计算结果来看,方法三是最合理的,故对某省的其他15家地市按照方法三进行可再生能源电力消费总量的测算。某省各地市的可再生能源消费总量基本呈现逐年增长趋势,地域16增长的幅度较大达115.86%。截止2021年,地域5的可再生能源消费总量最高70.26亿千瓦时,其次是地域16、地域11和地域7;地域10、地域14、地域4和地域8可再生能源消费总量排16家地市后四位。

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结论:本研究分析了近年来我省碳排放效率和动态演变特征,从电力供应业角度,提出了构建分市可再生能源电力消费测算方法的研究目标。在绿电交易仍在试点探索的阶段,结合我省电网网架特点,以统计核算物理流量为基础系统梳理了测算思路与方案,建立了测算方法与模型,并以某市为样本试算了自2018年至今的可再生能源电力消费情况,从趋势线来看,数据分析结果与地区政策走势、行业发展态势基本一致,体现了测算模型的合理性和应用价值。随着绿电将正式入市交易,现有以关口结算为依据、以物理流量为基准的测算方法将不再适用,需要考虑建立适用新市场机制下的新算法。

参考文献:

[1]国家发展改革委,国家能源局.国家发展改革委国家能源局关于建立健全可再生能源电力消纳保障机制的通知[J].太阳能,2019(5):6-8. DOI:10.3969/j.issn.1003-0417.2019.05.002.

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[3]谭淑霖.从可再生能源电力消纳保障实施方案看长三角地区新能源发展优化路径.上海节能,2021(8).DOI: 10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2021.08.009.