探析抽水蓄能电站与新能源发电的结合运营.pdf
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1、106水电与抽水蓄能Hydropower and Pumped Storage第 9 卷 第 4 期(总第 50 期)2023 年 8 月 20 日Vol.9 No.4(Ser.50)Aug.,20,20230引言我国幅员辽阔,大部分地区属于温带季风性气候,拥有相对丰富的太阳能和风力资源。现阶段,为积极响应“双碳”目标的落实,电力行业已经将此类资源与发电做出有效的结合应用,然而在大量新能源发电接入电网的同时也引发了一系列亟待解决的问题,例如如何维持新能源发电的稳定性。因此,下文就新能源发电与抽水蓄能电站的结合运营做出分析,以期为电力行业健康、稳定发展提供一定指导和支持。1抽水蓄能电站运行机制面
2、临的主要问题从实际情况来看,新能源发电与抽水蓄能电站的结合运营机制在我国仍处于建设阶段。部分结合运营电站在具体运行上存在亟待解决的问题,例如,结合运行质量评价不足、经济效益评估不全面、运营管理机制有待健全等1。导致上述问题出现的主要原因有如下几个方面:结合运营电站的开发、投资主体缺乏明确性、政府的支持和监管力度不足、技术应用存在提升空间等。对于结合运营电站而言,需要对其实际运行过程中产生的经济消耗做出准确预算,同时,电站运行效率及运行质量也需要政策和机制方面的保护与支持。针对抽水蓄能电站结合运营电站效益指标的科学规划与合理评估,能够最大限度避免由于预算不足所引发的经济投资过大、收支失衡等严重问
3、题。然而从实际情况不难看出,部分电站在短期、长期效益等方面并未做出充分考虑,导致后续建设发展和运行质量以及经济效益无法满足预期要求。由此可见,在研究抽水蓄能电站运行机制时需要对内外一系列因素做出综合考量,以此增强电站运行的风险管控能力,为抽水蓄能电站健康稳定运行提供坚实保障。2常规新能源发电风/光互补发电受到全球能源危机的影响,如何实现节能减排、充分开发新能源成为现阶段的重点话题,在能源可持续发展领域中风电、光伏发电有着重要的价值和功能,这种清洁能源在当前的技术应用水平上也较为成熟2。西方发达国家在风力发电、光伏发电等领域取得了重大突破,其技术应用愈发成熟。然而由于风能和太阳能具有间歇性特性,
4、会受到风量、光照等自然因素的影响,如果单独运用风能或者光能进行发电,那么实际发电出力便会表现出随机性和波动性,电网运行的安全稳定也会因此受到不利影响。现阶段,我国电力行业已根据时间和空间上的差异性建立起风/光互补发电系统,并充分发挥抽水蓄能电站的出力调节作用。对于风光互补发电站而言,在夜间或阳光照射不足的夜间及阴雨天时,由风能出力,阳光照射较足时则由太阳能出力,风光具备条件下则由两者共同出力发电,较单用风机或太阳探析抽水蓄能电站与新能源发电的结合运营秦健(国网新源辽宁清原抽水蓄能有限公司,辽宁省沈阳市110000)摘要:受到国家相关政策的影响,新能源在现阶段取得飞速发展,如何确保新能源发电的稳
5、定性、易控性成为当前阶段业界重点关注的话题。而抽水蓄能电站与新能源发电的结合运营对于增强新能源发电质量、为广大用户提供更加优质的电力能源服务有着积极的促进作用。因此,本文在分析新能源发电与抽水蓄能电站之间联系的基础上,探讨抽水蓄能电站目前所面临的主要问题,接着就新能源发电与抽水蓄能联合运营做出实践分析,最后对新能源发展背景下抽水蓄能电站运行质量的提升提出几点建议,以期为改善弃风、弃光现象提供一定指导,进而让抽水蓄能电站更好地对电力系统稳定性做出调节,确保电网能够在安全、稳定的环境下高效运行。关键词:新能源发电;抽水蓄能电站;结合运营中图分类号:TM612文献标识码:A学科代码:570.30DO
6、I:10.3969/j.issn.2096-093X.2023.04.016107秦健:探析抽水蓄能电站与新能源发电的结合运营能进行发电表现出更加理想的经济性与实效性。然而在部分特殊情况下这种互补发电也无法充分发挥自身功能,这便需要对蓄能做出进一步考虑。3抽水蓄能电站与新能源发电的结合运营3.1新能源与抽水蓄能电站的结合运营概述为对上述问题做出有效缓解,新能源与抽水蓄能电站结合运营应运而生,对于节能减排、维持发电稳定性以及提高效益有着重要意义3。现阶段,抽水蓄能电站结合运营在我国处于建设阶段,在规划运营和技术应用等方面仍有待提升,因此,要将协调区域电网内电网峰谷差、峰谷时间以及受电量差异化需求
7、作为当前阶段研究工作中的重点。以结合运营方式能够实现对发电负荷峰谷差的有效控制,很大程度上缓解电力系统运行过程中用电负荷不足的情况。这与现阶段电力行业发展的实际供电需求存在密切联系。由此可见,新能源发电与抽水蓄能电站的结合运营为电力系统安全稳定运行提供了坚实保障,在这种结合运营条件下发电成本也将得到更加有效的把控,电站运行所涉及的能源利用率和经济效益均能够得到有效发展。对于抽水蓄能电站调峰填谷而言,开展此项工作的最优时机是当负荷达到最高或最低点时,基于能源的归一化处理方式实现对电站群短期调度的优化升级4。从电能来源上来看,新能源主网供电中剩余的能源是抽水蓄能电站的动力来源。就抽水蓄能电站来说,
8、其出力实际运行情况与机组存在密切关联,为实现新能源与抽水蓄能电站的结合应用比重,需要对风蓄联合系统输出功率做出处理,可以通过对电网结构进行改善来实现此效果,进而对极限负荷条件下抽水蓄能电站的新能源入网规模做出优化,电站运行效率及质量也会因此得到大幅提升。3.2抽水蓄能电站与新能源发电的结合运营应用分析结合某地区风/光新能源发电场与抽水蓄能电站与新能源发电的结合运营做出实践分析。本文中选取地区风电装机为 100MW,光伏装机容量为 50MW,现通过对抽蓄电站与新能源发电厂出力的分析,求解抽水蓄能电站与新能源发电的结合运营的可行性。抽水蓄能电站的应用能够实现对新能源风/光发电出力的有效优化。由于用
9、电低谷时电价较低,选取此时抽水(此处不考虑抽水功率),第二天结合风/光发电系统出力变化对抽水蓄能机组发电功率做出调节,以此确保此结合运用系统发电出力的稳定性。综上,结合所选地区风/光新能源发电厂装机容量,以运行过程保证效率最大化的输出出力,建立如下数学模型:windoutpvoutfydropumpMax12()TiiiitPPPC PC P=+-(1)式中:windoutiP风电某一时段的输出功率;pvoutiP光伏某一时段的输出功率;fydroiP抽蓄机组发电输出功率;pumpiP抽蓄机组抽水吸收功率;C1、C2抽蓄机组运行时的功率系数。由于抽蓄机组在发电工况时负荷随系统状态不断调整,而抽
10、水工况下机组以额定功率运行。一般来讲,机组在一天内抽水工况的平均功率是发电工况平均功率的 1.1 倍5。结合抽蓄运行特点,假设某天抽蓄机组在 1 8 时抽水运行,9 24 时发电运行,由式(1)得到:wind&pvpumpsywind&pvhydro1.1(18)(924)PPiPPPi-=+=(2)式中:Psy全天综合输出功率;Pwind&pv风光发电功率。为了在全天范围内使得出力平稳,需要式(2)保持最小方差值。因此设置如下三点约束条件6:第一,受到抽水蓄能机组发电工况出力最大程度上不低于额定出力 1/2:0.5Pps Ppsi Pps或 Ppsi=0 (3)第二,抽水蓄能机组发电总出力与
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