清洁能源发电集群对电网的影响分析与市场机制探索

　　0　引言

　　近年来,电力工业能源短缺、环保压力等问题已成为关注的焦点,利用可再生清洁能源(如:风能、太阳能、海洋能、水能、生物质能、地热能等)进行发电并实现其规模化应用,可以在加强电力行业节能减排效果、缓解能源供应压力、促进地区经济发展等多方面起到积极作用。

　　相对于传统的发电方式,清洁能源作为一种新兴的分布式发电技术(DG-Distributed Generation),将其同类型分散电源(DR-Distributed Resources)规模化形成发电集群,既可以满足特定产业用户的负荷需求也能为大电网的安全经济运行提供必要的支持。但同时,由于清洁能源发电机组具有功率输出不稳定、大量吸收无功、控制调节手段单一等运行特点[1],大量投运将会给电网运行带来很多亟需解决的问题。

　　本文以地方小水电为例,详细阐述了其发电集群在电力系统中的运行特点,对比分析了在强并网、弱并网、非并网三种接入模式下与电网之间的交互式影响;同时,提出了将发电集群直接应用于高能耗企业的形式,以系统安全稳定运行为基础,兼顾电网安全性与经济性,通过对发电集群、电网及用户接入模式的调整,研究了各个市场主体之间的电力交易机制,充分发挥市场机制在资源优化配置中的基础性作用,以达到在节能减排的基础上保障供电可靠性与优化电力交易的目的。

　　1　发电集群对电网的影响分析

　　1·1　小水电的运行特点

　　清洁能源发电机组大部分以分散电源的形式存在,通过日益普遍地与大电网联合运行,可以大大提高电力系统的供电灵活性,但由于其单独发电运行的局限性,也给现代电力系统运行与控制带来巨大的变化。

　　以小水电为例,其工程简单、建设工期短,一次性投资小;淹没损失、移民、环境和生态等方面的综合影响程度低;接近用户,输变电设备简单、线路输电损耗小,已成为大电网未能达到区域的主要电力供应来源。但在满足实际需要的同时,由于小水电装机容量小,多为径流式电站,其发电运行也存在着较多不稳定因素: (1)受河流水流情况影响大,发电能力具有较强的波动性; (2)大多数接入低压电网,较难实现电网的集中调度; (3)出力变化具有较大的不确定性; (4)远距离输电成本较高。

　　因此,以同一流域的小水电为基础,形成规模化的发电集群能够在较大程度上克服其独立发电运行的不稳定因素,并将具有更加灵活的运行方式和更大的负荷调节能力,以满足电网和用户日益变化的供电需求。

　　1·2　发电集群的并网接入模式

　　清洁能源发电集群与电力系统相连,可根据DG并网技术类型进行分类,即:直接与系统相联(机电式)和通过逆变器与系统相联两大类。小型水电机组通过旋转式同步发电机直接发出工频交流电,属于第一类并网形式。在此基础上,依据清洁能源的发电运行特点,本文提出了发电集群、电网及用户的三种并网接入模式,如图1所示。图中,强并网模式为分散电源与电力系统的传统接入形式,发电集群通过电网向用户供电,并网容量大对电网运行影响范围较广;弱并网模式为发电集群分别通过电网与直供电的形式联合向用户供电,安全性有所加强但不利于电网的经济运行;非并网模式为发电集群直接向用户供电,电网作为保障供电可靠性的必要补充,在保证安全性的同时满足了三者经济利益的合理性。