以新能源为主体的新型电力系统建设面临的问题

以新能源为主体的新型电力系统建设面临的问题

冯静

身份证号：460102199008012124

摘要：随着全球能源结构的转变，新能源逐渐成为电力系统建设的主体。然而，在以新能源为主体的新型电力系统建设过程中，面临着诸多问题，如清洁能源发电的随机性、波动性、间歇性，新能源并网消纳难度，以及电网形态变化带来的运行控制复杂性等。本文旨在深入探讨这些问题，并提出相应的解决方案，以期为我国新型电力系统的建设提供参考。

关键字：新能源；电力系统；清洁能源；并网消纳；电网形态

引言：随着环境保护意识的提高和化石能源的日益枯竭，新能源的发展成为全球能源转型的关键。我国在新能源领域取得了显著成就，但在构建以新能源为主体的新型电力系统过程中，仍面临诸多挑战。本文将从新能源发电特性、电网运行控制、新能源并网消纳等方面，分析新型电力系统建设的主要问题，并提出相应的解决策略。

一、新能源发电特性带来的问题

（一）清洁能源发电的不稳定性及难预测性

新能源发电，如风电和光伏发电，受到天气条件的显著影响，导致发电量存在较大的波动性和不稳定性。这种不稳定性给电力系统的供需平衡带来了极大的挑战。在风力较小或日照不足的情况下，新能源发电的出力会大幅下降，无法满足电力系统的实时需求，从而导致电力供应短缺的风险增加。而在风力过大或日照过强的情况下，新能源发电的出力又可能超出电力系统的消纳能力，造成电力浪费和并网困难。由于新能源发电受到多种复杂因素的影响，如风速、风向、日照强度、云层厚度等，使得其发电出力难以准确预测。这种难以预测性给电力系统的调度和运行带来了极大的不便。电力系统需要根据实时的发电出力和负荷需求进行精细化的调度安排，以确保电力的供需平衡和系统的稳定运行。然而，新能源发电的难以预测性使得电力系统的调度难度大大增加，容易导致调度失误和供需失衡的问题。

（二）解决清洁能源发电的不稳定性及难预测性策略

为了应对新能源发电的不稳定性，可以建立储能系统来平衡电网的负荷。储能系统能够在新能源发电出力不足时释放储存的电能，满足电力系统的需求；在新能源发电出力过剩时吸收多余的电能，避免电力浪费和并网困难。通过储能系统的引入，可以有效地平滑新能源发电的波动性，提高电力系统的供需平衡能力。为了提高新能源发电的预测精度，需要加强新能源发电预测技术的研发和应用。可以利用先进的气象预测技术、人工智能技术和大数据分析技术等手段，对新能源发电的出力进行精细化预测。同时，还需要建立完善的预测信息共享机制，使得电力系统能够及时获取准确的新能源发电预测信息，为电力系统的调度和运行提供有力支持。此外，针对新能源发电特性带来的问题，还需要从政策层面出发，制定和完善相关政策和法规，推动新能源产业的健康发展。例如，可以出台优惠政策鼓励储能系统的建设和应用；可以加强新能源发电并网标准的制定和执行；可以加大对新能源发电技术研发和创新的投入力度等。通过综合施策、多管齐下，可以有效地解决新能源发电特性带来的问题，推动以新能源为主体的新型电力系统建设的顺利进行。

二、电网运行控制的复杂性

（一）电网形态变化带来的挑战

传统电网以大型集中式发电厂为主导，电力流向相对单一，运行控制相对简单。然而，随着新能源的快速发展，大量分布式发电设备接入电网，使得电网形态发生了显著变化。分布式发电设备的接入不仅增加了电网的节点数量，还使得电力流向变得更加复杂多变。这种变化给电网的运行控制带来了极大的挑战。

分布式发电设备的接入使得电网的电压和频率控制变得更加困难。由于分布式发电设备的出力受到天气等多种因素的影响，其波动性和不确定性较大，容易导致电网的电压和频率波动超出允许范围。其次，大量分布式发电设备的接入还增加了电网的短路容量，使得电网的故障电流水平上升，对电网的保护和断路器提出了更高的要求。

新能源发电的接入和传输大量使用了电力电子设备，如变频器、逆变器等。这些设备在提高电力系统灵活性的同时，也给电网的运行控制带来了新的问题。首先，电力电子设备的广泛应用增加了电网的谐波污染。谐波会对电网的电能质量产生不利影响，导致设备损坏、计量误差等问题。其次，电力电子设备的快速响应特性使得电网的暂态过程变得更加复杂，给电网的稳定控制带来了更大的挑战。

（二）电网运行控制的复杂性解决策略

为了适应新能源接入带来的电网形态变化，需要加强电网基础设施的建设与智能化改造。首先，要建设坚强可靠的电网骨架，提高电网的接纳能力和传输能力。其次，要推进电网的智能化改造，利用先进的传感、通信和信息技术手段实现对电网的实时监测、控制和优化。通过智能化改造，可以提高电网的自愈能力和运行效率，降低运行控制难度。针对新能源发电的波动性和不确定性，需要优化调度策略与协调控制机制。首先，要建立完善的调度体系，实现新能源发电与传统发电的协调运行。通过合理安排发电计划和调度指令，可以平抑新能源发电的波动性，确保电力系统的供需平衡。其次，要加强区域电网之间的协调控制机制建设。通过实现跨区域电网的互联互通和资源共享，可以提高电力系统的整体运行效率和安全性。

三、新能源并网消纳的难度

（一）新能源并网消纳面临的主要问题

时空分布不均导致的消纳难题，新能源资源分布不均，风能和太阳能等清洁能源丰富的地区往往远离负荷中心，导致新能源发电需要长距离输送，增加了并网消纳的难度和成本。同时，新能源发电的出力受天气条件影响，存在显著的波动性和间歇性，使得电力系统在实时平衡供需方面面临巨大挑战。电网基础设施建设滞后，新能源的大规模接入需要坚强的电网基础设施作为支撑。然而，当前电网基础设施建设滞后于新能源的发展速度，尤其是在一些偏远地区，电网薄弱、输电能力不足成为制约新能源并网消纳的重要因素。市场机制和政策环境不完善，新能源并网消纳需要完善的市场机制和政策环境作为保障。然而，当前新能源市场尚未形成充分竞争，电价机制不合理、跨区输电价格机制不顺畅等问题制约了新能源的并网消纳。同时，政府在新能源发展方面的政策扶持和引导力度不足，也影响了新能源的并网消纳进程。

（二）解决新能源并网消纳问题的策略

加大电网基础设施建设投入，提升电网的接纳能力和传输能力。加强跨区域电网的互联互通，实现新能源资源的优化配置和共享。同时，推进智能电网建设，提高电网的自动化和智能化水平，提升电网对新能源的调度和管理能力。深化电力体制改革，建立统一开放、竞争有序的电力市场体系。完善电价机制，合理确定新能源上网电价和跨区输电价格，激发新能源并网消纳的积极性。加大政府对新能源发展的政策扶持和引导力度，推动新能源产业的健康发展。探索新能源并网消纳的新模式和新路径。例如，通过发展储能技术、需求侧响应等手段，提高电力系统的灵活性和可调节性，降低新能源并网消纳的难度。同时，推动新能源与传统能源的融合发展，实现多能互补和协同优化。借鉴国际先进经验和技术成果，推动我国新能源并网消纳水平的提升。加强与国际组织、企业和研究机构的合作与交流，共同应对新能源并网消纳面临的挑战和问题。通过国际合作与交流，可以引进先进的技术和管理经验，提升我国在新能源领域的整体竞争力。

结束语：

综上所述，新能源并网消纳虽然面临诸多挑战，但通过加强电网基础设施建设、完善市场机制和政策环境、创新消纳模式以及加强国际合作与交流等策略的实施，我们有信心克服这些困难，推动新能源产业的持续、健康发展，为构建清洁、低碳、安全、高效的现代能源体系做出积极贡献。

参考文献：

1.张文亮, 丘明, 来小康. 储能技术在电力系统中的应用[J]. 电网技术, 2008, 32(7): 1-9.

2.刘振亚. 全球能源互联网[M]. 中国电力出版社, 2015.