贵州西部可再生能源消纳及送出分析

　　摘要：本文分析了贵州西部地区已投产风电场和光伏电站历史出力特性，提出了在计算调峰平衡及地区外送能力校核时，不同运行方式下风电和光伏可利用容量选取。结合电网分区情况及运行方式，分析了贵州西部毕节奢香变供电地区、六盘水北部及威宁电网、黔西南及六盘水南部电网的可再生能源接纳能力。最后，针对“十三五”期间贵州西部大规模可再生能源的投产并网情况，缓解电力消纳及送出压力，从政策引导、可再生能源开发和电网建设等方面提出相关措施建议。

　　关键词：贵州西部;可再生能源;消纳和送出

　　0引言

　　大规模新能源的开发及利用是我国在新时期做出的一项重要战略选择[1]，“十二五”期间，随着国家新能源相关法规及一系列促进新能源发展政策的颁布和实施，贵州省新能源与可再生能源发展速度明显加快，开发利用规模显著提升，截至2018年底，贵州省风电累计并网装机容量达到3863.6MW，光伏累计并网装机容量达到1775.4MW。

　　根据贵州省“十三五”新能源及可再生能源相关规划成果，预测至“十三五”末全省风电并网装机规模达到6000MW，太阳能光伏发电装机规模达到2000MW以上[2]。目前全省已有大规模的在建、开展前期工程和规划的风电场和光伏项目，可再生能源消纳及接入电网的需求迫切，其中威宁、六盘水和黔西南等贵州省西部地区问题较为突出。

　　风、光可再生能源消纳问题已成为国内可再生能源发展需面临的最重要问题之一[3-4]，国内已有不少文献开展了可再生能源消纳方面研究工作。文献[5-8]从系统低谷调峰裕度角度分析了电网接纳风电能力，在此基础上文献[9-10]考虑了光伏发电的消纳，文献[11-12]提出了基于时序生产模拟的新能源年度消纳能力计算方法。

　　新能源的消纳能力受系统调峰能力、电网输电能力、可再生能源并网技术以及调度运行水平等因素的影响[13]，其中系统调峰能力和电网输电能力是最主要的限制因素。上述已有研究文献仅从系统调峰能力角度从整体上分析电网消纳能力，而针对电网输电能力约束的电网新能源消纳研究较少。本文结合贵州西部风电和光伏的规划情况，从本地消纳及电网输电能力的角度出发，评估“十三五”末贵州西部可再生能源电力消纳形势，充分发挥规划的前瞻性和指导性作用，促进可再生能源开发利用和电网规划建设的协调发展[14-16]。

　　1新能源出力特性分析

　　贵州气候特点存在明显的季风性、高原性和多样性特征。风资源方面，贵州省内总体风速较小，平均风速西部最大，最大风速出现在毕节市的威宁县，其风速为3.2m/s;光照资源方面，全省太阳能资源不丰富，太阳总辐射值最高的区域在毕节市的威宁县，其次是六盘水市的盘县和黔西南州的兴义市。

　　因此，从资源条件角度分析，西部地区是贵州省内风、光可再生能源利用条件最优秀的地区。风、光可再生能源出力具有很强的随机性和波动性，在电网规划研究中主要关注的指标包括年最大出力曲线、月最大出力曲线、月平均出力曲线及出力概率分布等[7]。以下选取了2016-2018年贵州省西部地区已投运满一年的风电场和光伏电站全年每5min采样的出力数据进行分析。

　　1.1风电场出力特性

　　风电最大出力出现在春冬季，2016-2018年最大出力分别可达到总装机容量的83%、86%，而夏秋季节年最大出力比春冬季节低约20%。对2018年各季节的全省风电日平均出力曲线进行统计。综合考虑各季度的平均出力曲线变化趋势，春冬季节平均出力比夏秋季节高，各季度日平均出力曲线中最大出力时段基本出现在0点至6点，最小出力时段出现在10点至20点，反调峰特性突出。选取2016-2018年春冬季节(11月到次年4月)负荷高峰时段(16点到21点)和负荷低谷时段(1点到6点)，夏秋季节(5月到10月)负荷高峰时段(9点到14点)和负荷低谷时段(1点到6点)进行风电场出力概率分布统计。

　　其中夏秋季负荷高峰时段风电场最大出力相对偏低，最大出力在50%～60%之间的概率达到3.25%;低谷时段最大出力在60%～70%之间的概率为3.20%。春冬季负荷高峰时段风电场最大出力比夏秋季有所提高，出力在60%～70%之间的概率为2.70%;春冬季低谷时刻最大出力在60%～70%的概率为4.20%。

　　根据上述风电场历史出力数据分析，在校核调峰电源规划及网架外送能力研究时，按出现概率超过2%的最大出力范围值作为风电的利用容量，基本可以反映了风电大发的严苛情况，因此，在计算调峰平衡及地区外送能力校核时，丰期大、小方式和枯期大、小方式下风电场可利用容量分别按装机容量的0.6、0.65、0.65和0.7考虑。

　　1.2光伏电站出力特性

　　对贵州省西部地区已投运满一年的光伏电站进行分析。2018年全年逐月光伏最大出力均达到装机容量的80%以上。光伏电站出力相对集中，在地区外送能力校核时，可利用容量按装机容量的0.8考虑。

　　2贵州西部可再生能源能力接纳分析

　　地区接纳可再生能源的能力取决于当地电力需求、负荷特性、电源结构及网架外送能力等方面。目前贵州省西部毕节、六盘水和黔西南等地区主要是以电力外送为主，因此进行可再生能源能力接纳分析时需重点关注网架结构及运行方式。结合电网运行方式，毕节除威宁外其它地区统一供电，威宁地区主要通过六盘水北部电网转供，六盘水南部地区主要通过黔西南地区电网转供。

　　根据目前掌握的已投产、核准在建、准备开工及开展前期工作的风、光可再生能源，并结合本地负荷和常规电源出力情况，综合计算该区域的受限电力及接纳新能源能力，计算原则考虑如下：1)分别按丰枯期的大小方式对上述供电区域进行电力平衡分析，不考虑备用容量;2)电网外送极限能力需满足电网安全稳定N-1要求;3)各地区丰期大方式光伏发电可利用容量按0.8，枯期高峰负荷出现在19点左右，因此不考虑光伏出力;结合风电场出力特性分析结论，各地市风电可利用容量丰期大、小方式按0.6和0.65考虑，枯期大、小方式按0.65和0.7考虑。地区水电丰枯期可利用容量分别按0.9和0.1考虑。

　　2.1贵州西部电网现状及电网规划

　　目前，毕节奢香变供电地区外送通道为500kV奢香变单主变加220kV茶鸭双回线路，“十三五”电网规划扩建500kV奢香变2号主变，投运后网架最大送出能力约270万月。六盘水北部及威宁地区电网电力外送通道为500kV六盘水主变加220kV普六双回线路，最大外送能力约54万。“十三五”电网规划新增威宁外送500kV输电通道，将威宁部分新能源打捆送出。黔西南及六盘水南部地区外送通道为500kV金州变双主变，“十三五”电网规划扩建500kV金州变3号主变，投运后最大外送能力约200万kW。

　　2.2毕节奢香变供电地区

　　2020年毕节奢香变供电地区主要受限于丰水期水电出力提高等条件约束。无法满足区内全部新能源电力送出需求，存在丰大方式限电弃风的风险。

　　2.3六盘水北部及威宁地区电网

　　2020年六盘水北部及威宁地区电网主要受限于丰水期水电出力提高等条件约束。无法满足区内全部新能源电力送出需求，存在丰水期限电弃风弃光的风险。

　　2.4黔西南及六盘水南部电网

　　2020年黔西南及六盘水南部地区主要受限于丰水期水电出力提高等条件约束。无法满足区内全部新能源电力送出需求，存在丰水期限电弃风弃光的风险。

　　3促进可再生能源消纳措施建议

　　结合上述分析，为了应对“十三五”期间贵州西部地区大规模可再生能源的投产并网，缓解电力消纳及送出压力，从政策引导、可再生能源开发和电网建设等方面提出相关建议和措施。政策引导方面：1)建议结合各地区电网规划情况统筹考虑新能源的建设规模及开发时序，鼓励“十三五”期间优先开发省内东部地区风电资源，放缓开发西部地区风电和光伏发电资源的步伐;2)建议开展抽水蓄能建设、发展调峰气电、配套电化学储能及实施电能替代等相关专题研究，进一步提高全省及地区新能源消纳能力;3)建议开展电力市场化改革下优化新能源补贴及电价机制、建立和完善辅助服务市场机制等相关专题研究，促进电改形势下新能源电力消纳。可再生能源开发方面：1)建议根据不同地区新能源消纳及外送情况，合理调整新能源开发策略，适当控制威宁、六盘水和黔西南等地区风电和光伏的开发建设进度;2)建议在电力送出受限区域的风电场或光伏电站开展配置电化学储能设备试点研究工作，提高运行灵活性。

　　电网建设方面：1)建议加快推进“十三五”期间毕节、六盘水和黔西南等地区加强电网外送能力的基建项目工作，保障项目按期投产;2)建议统筹考虑六盘水、黔西南等电力受限地区的煤电发电计划，并优化机组运行方式，以避免出现弃风弃光情况发生。

　　4结论

　　针对“十三五”期间贵州西部大规模可再生能源的投产并网形势，本文基于地区电网分区运行方式，结合本地负荷及外送能力分析了“十三五”末毕节奢香变供电地区、六盘水北部及威宁电网、黔西南及六盘水南部电网的可再生能源接纳能力。为缓解可再生能源电力消纳及送出的压力，本文从政策引导、可再生能源开发和电网建设等方面提出相关措施建议，为避免弃风弃光问题，实现新能源产业持续健康有序发展提供决策参考。

　　能源方向论文投稿刊物：可再生能源以发布国家新能源和可再生能源方针、政策;报道该技术领域科研成果和应用技术;宣传新产品、新技术、新工艺为办刊宗旨。突出能源、生态、环保三大主题，汇集新能源、可再生能源、清洁能源技术之精粹，注重理论应用，突出实用技术。涉及太阳能、生物质能、风能、地热能、水能、垃圾再利用能、能源节约、生态环保等方面内容。