我国太阳能发电开发及消纳的相关问题探讨

我国太阳能发电开发及消纳的相关问题探讨摘要在我国现代电力工程高速发展的背景下，新能源发电开始大规模入网,其中太阳能发电体系建设最为完善，已经成为电力系统的重要组成部分太阳能为清洁、可再生能源，通过大力开展太阳能发电项目建设，能够降低火力发电产生的能源消耗，但是当前在建设过程中还存在着一些问题，需要结合实际情况对其进行优化创新因此，本文将对我国太阳能发电开发及消纳的相关问题方面进行深入地研究与分析，并结合实践经验总结一些措施，希望可以对相关人员有所帮助关键词太阳能；发电开发；消纳；相关问题；优化措施在太阳能发电技术持续进步以及成本降低的形势下，太阳能发电成为风电之后可以实现大规模开发利用的一种可再生能源，当前我国太阳能发电已经进入高速增长时期，建设了大规模的太阳能发电工程但是随之也出现了一些问题，与我国电力网络规划存在一定的差异，所以为了推动太阳能发电项目发展，需要明确存在的主要问题，并对其进行全面优化，解决当前太阳能发电在开发、消纳以及布局等方面存在的问题，实现对太阳能的高效利用1我国太阳能发电开发布局分析

1.1太阳能资源分布根据相关专家的测算，我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为

1.47亿*108kW・h,相当于标准煤

4.9*10i2t,太阳能资源较为丰富我国各地区太阳能年辐射量能够在930—2300kW-h/itf,中指约为1600kW h/m2从我国太阳能资源的分布特点来看，太・阳能的高值中心在北纬22°-35°之间，低值中心在四川盆地；太阳能年辐射总量中，西部地区高于东部地区，且除了西藏与新疆两个自治区之外，基本呈现为南部低于北部的状态L2太阳能开发布局受到资源条件以及工程建设的限制，从太阳能发电工程的长期规划来看，我国太阳能发电以大型光伏电站、太阳能发电集中式开发为主要方式，当前已经进入太阳能发电工程建设的高速发展时期，分布式光伏发电系统逐渐成为主要的太阳能发电开发方式；在2020年，我国太阳能发电装机规模达到了5000万kW,其中光伏电站为2000kW,分布式光伏发电系统达到2700万kW,太阳能热发电300万kW；分布式光伏发电系统装机规模占据太阳能装机规模总量不断提升，在2020年达到了55%下表为不同太阳能O发电开发方式的装机规模占比情况表1:不同太阳能发电开发方式的装机规模占比情况年分布式光伏光伏电站太阳能热发

201126.9%

73.0%

0.1%

201547.5%

47.7%

4.8%

40.0%

6.0%

202054.0%系统电在考虑到我国太阳能资源分布的基础上，太阳能发电项目建设的前期规划、国际以及地方工作等，2020年达到了5000万kW太阳能发电；从开发布局的角度来看，西北地区因为大型光伏电站的发展，在全国太阳能发电装机总量中占据50%以上，西北是我国太阳能发电建设的主要区域，且未来将长期保持该状态⑴下表为2011年一2020年我国太阳能发电的分布情况表22011年一2020年我国太阳能发电的分布情况东南华华华北地区北地区方地区中地区东地区北地区

20750.

1.

0.

139.

11.5%0%9%7%.1%0%

20622.

4.

3.

111115.8%4%8%8%.9%.8%

20564.

106.

101020.0%0%.0%0%.0%.0%2太阳能发电大规模并网对其规划发展提出的要求

2.1太阳能发电出力特征指标为了获取光伏电站出力的统计特征，满足电力系统规划与运行的需求，本文对光伏电站置信容量、调峰需求以及出力变化率等三个出力特征指标进行评价，主要包括如下内容

（1）容量置信度将负荷高峰时间段的太阳能发电出力依据从大到小的顺序进行排列，容量置信度也就是在某一保证率下太阳能发电站的最小出力系数；太阳能发电站容量置信度主要用于衡量在进行电力平衡分析时，光伏电站能够为系统提供的保证容量

（2）调峰需求度分析将等效负荷曲线的峰谷差与原有负荷曲线的峰谷差进行对比，如果等效负荷中的峰谷差增加，那么需要将该系统调峰需求的变化量进行记录，将调峰需求变化量依据从低到高的顺序排列，在某个保证率的最大调峰需求变化量除以太阳能发电装机容量，就是太阳能发电站的调度峰需求太阳能发电调峰需求主要用在光伏电站并网引起新增的调峰容量需求评价方面，该指标是对输电容量时可以应用的重要参数如果某个区域具有大规模的太阳能发电与风电并网容量，那么上述等效负荷中能够叠加风电出力曲线，从而明确新能源电源装机并网的调峰需求度

（3）出力曲线变化率在分钟级的时间尺度研究中，需要对全年太阳能发电出力变化率，并对变化率的概率分布情况进行分析，该分析主要用在校核系统负荷跟踪能力是否能够满足大规模太阳能发电的出力变化需求⑵

2.2太阳能发电大规模并网的影响该分析在太阳能发电大规模并网后，对电网产生了很大影响，其具体影响包括如下几项

（1）太阳能发电大规模并网，能够提升系统灵活调节电源的需求我国西北地区太阳能发电规模较大，但是负荷水平不足，青海、宁夏等地区的负荷峰谷差较低，在午间太阳能发电时，系统等效负荷水平全面降低，还存在着日间负荷低于夜间的情况，系统等效负荷特征具有夜间低谷与午间低谷的特征，对于水电、抽水蓄能等调峰电源的需求将会提升，且对调峰带能源的运行方式也会产生影响太阳能发电会受到天气变化的直接影响，特别是在多云天气下，发电功率会产生剧烈的变化，我国太阳能发电最大出力变化率在每分钟20%—70%之间变化,比如西藏羊八井100kW太阳能发电站最大功率变化为每分钟70%,浙江地区的250kW屋顶太阳能发电最大功率变化率为每分钟20%；太阳能发电大规模并网之后，发电功率的全面他生，对系统负荷跟踪能力了更高的要求

（2）在太阳能发电大规模并网之后，对各级电网提出了许多新的建设要求，我国西部地区、北部地区适合建设大规模、集中式的太阳能发电站，但是这些地区的负荷水平较低,整体电力需求较低，系统对于太阳能发电的消纳能力有限，需要将其进行远距离传输3太阳能发电消纳方法分析太阳能发电的消纳方法，需要依据安全性、清洁性以及可再生性等基本原则,从电力系统的整体效益角度考虑，按照电力系统中各项电源，包含火电、水电以及风电等技术的经济特征，对水电、火电等电源的常规运行方式进行分析，促进太阳能发电、风电等能够高效化利用；需要充分考虑到系统中电站的计划检修、负荷备用、事故备用等约束条件，对系统全面的运行方式与发电情况进行模拟，从调峰的角度对太阳能发电等新能源消纳方案进行分析；需要对负荷跟踪能力进行校核，如果校核不达标，需要重新调整检修计划与机组，如果校核能够达到要求，需要进行网络约束分析，从而能够得到更加科学的太阳能发电消纳方案在调峰层面中，太阳能发电等新能源消纳分析的具体流程如下所示

（1）按照系统全年负荷曲线，以及各种电源的检修约束，对多种电源检修计划进行安排；在考虑到系统符合与备用需求的情况下，安排各类电源的开机规模

（2）安排从外部条件或机组运行要求的发电出力，比如径流式水电站、可调控水电站的强迫出力、常规火力发电以及供热机组的最小出力等

（3）依据可再生能源优先调度的原则，优先安排风险、光伏发电的到运行位置，从系统负荷曲线中排除风电与光伏发电的出力曲线，构成系统等效负荷曲线

（4）规划有调节库容水电站的可调出力部分的发电出力；在确保能够高效利用清洁、低价能源的基础上，将水电站安排在高峰位置运行，从而充分发挥出其容量的效益

（5）完成上述流程后，结合系统日负荷曲线中剩余的部分，也就是火电机组需要承担的负荷，因为不同火电机组的技术经济性存在差异，所以需要从联合系统运行的整体技术经济性进行考虑，能够明确各火电机组承担系统负荷的优先顺序，依据系统负荷需求对各火电机组的工作位置进行规划⑶

（6）对火力发电出力进行校核，分析火电出力是否为其最小出力；如果火电出力低于其最小出力，利用降低时刻的新能源发电处理等方式，能够实现系统平衡在上述分析流程中，电源检修计划的制定以等风险法进行计算，机组组合方案的制定以总运行费用最低目标构造的优化模型为基础；结合等风险度法计算电源检修计划的模型目标函数与公式，对检修计划进行优化，从而能够实现系统风险度在研究周期各个时段接近相同，通过LOLP概率可靠性指标评价系统风险度LOLP公式为:LOLPi=LOLPj（iet,jet,tT,2…，T）,在该公式中，LOLPi为时段i的系统风险度；LOLPj为j时段的系统风险度；T表示研究周期的总时段数量等风险度法考虑的约束条件包含系统最小风险约束、检修时间约束以及检修最低时间间隔约束等机组组合计算模型考虑到了约束条件，包含电力电量平衡、机组处理上限与下限、旋转备用、机组最小启停时间以及机组爬坡等约束光伏等新能源电源的损失量对应系统无法平衡的新能源电源功率对时间的积分；在系统调峰容量裕度超过新能源电源自然出力的情况下，电量可以全部消纳；反之，因为系统难以平衡该部分新能源电源功率，需要放弃风力光太阳能，新能源电源损失的出力对应时间积分数值就是新能源电源损失的电量⑷结束语综上所述，本文简要阐述了我国太阳能发电开发布局，并对太阳能发电大规模并网对其规划发展提出的要求进行分析，最后提出了太阳能发电的消纳方法，希望能够对电力领域起到一定的借鉴与帮助作用参考文献

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