党的“十九大”报告指出，推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系。伴随着新能源产业“十三五”规划宏伟蓝图的实施，坚持绿色发展，推进能源行业变革，新能源产业将会为青山绿水作出应有的贡献。丰富的新能源资源、日臻成熟的新能源发电技术以及先进的新能源发电装备，都为我国新能源发电的大规模发展奠定了坚实基础。新能源是清洁的一次能源，但同时新能源发电的出力又具有随机性、间歇性等特性。随着我国新能源的快速发展，如何加强新能源并网运行控制，使电力系统消纳更多的新能源电量，让清洁能源变成优质电源，成为新能源未来发展待解决的问题。
新能源功率预测
电力系统是一个发电、用电实时平衡的系统，随机波动的新能源并入电网后，为满足系统平衡要求，常规电源出力和新能源出力之和需与负荷实时匹配。新能源功率预测可将随机波动的不确定新能源出力由未知变为基本已知，减少新能源出力的不确定度，降低系统平衡的难度，是促进新能源消纳的关键技术之一。
受新能源资源在大气边界层内的复杂时变性和人类对气象认知局限性的约束，新能源功率预测精度水平很难达到电力负荷预测的精度水平。我国自2008年研发完成国内首套风电功率预测系统以来，先后突破了多项新能源功率预测关键技术，从无到有、由点及面全面完成了新能源功率预测系统建设，将新能源出力由基本不可知转变为基本可知。未来的重点是持续提高预测的精度，主要工作包括提高数值天气预报精度，完善大数据功率预测模型，以及提高新能源场站的基础数据质量等。
新能源稳定控制
由于新能源的波动性和间歇性，以及新能源发电装备中电力电子元件的低抗扰性和弱支撑性，新能源安全稳定运行问题日益突出。一是新能源大规模脱网事故，比如2011年发生50万千瓦以上风电脱网事故8起，风电机组脱网3800余台次;二是与新能源相关的电力系统振荡事故，近几年我国新能源基地发生多起振荡现象，新能源并网安全问题引起广泛关注。
未来，随着新能源发电的规模化开发利用，需要进一步提升新能源发电友好性能和稳定控制水平，以确保安全运行。逐步掌握新能源发电主动支撑控制技术，使新能源发电具备无功/电压主动控制、有功/频率控制、高低电压故障穿越等性能，实现新能源向常规电源转变。在集中式和分布式并举的开发模式下，一方面，新能源远距离大规模传输问题具有挑战性，新能源发电控制技术从新能源电站内的单一协调控制向集群电站、送受端协调控制发展。另一方面，分布式新能源接入区域范围内具有高渗透率、点多面广、分散性强的特点，分布式新能源发电控制技术向区域协调与分散自适应控制结合的方向发展。
新能源高效消纳
随着我国新能源的快速发展，局部地区消纳矛盾逐渐显现，出现了弃风、弃光现象，引起社会各界的关注。2016年全国弃风、弃光电量分别达到497亿千瓦时和465亿千瓦时，新能源消纳问题已成为制约我国新能源可持续发展的主要瓶颈。
新能源消纳能力主要受电力系统互联互通水平、电源调节性能以及负荷特性等因素影响。与此同时，新能源的地域分布、预测精度和控制水平，也影响电力系统的消纳水平。新能源高比例接入电力系统后，增加了系统调节的负担，常规电源不仅要跟随负荷变化，还需要平衡新能源的出力波动。新能源出力超过系统调节范围时，必须控制出力以保证系统动态平衡，此时会产生弃风、弃光。
解决新能源消纳问题，首要是科学定量地评价电力系统消纳新能源能力，分析新能源发电受限的具体原因和瓶颈。在此基础上有针对性地优化全网火电、风电、太阳能发电等多种电源的发电计划，进一步优化系统运行方式，提升新能源消纳能力。考虑大规模新能源接入的电力生产模拟及其在电力系统评估、规划和运行中的应用日益成为研究的焦点。
基于时序生产模拟的新能源消纳能力计算，能够实现对电网外送能力、常规电源调节能力、电网运行方式、负荷波动、省间/跨区联络线外送、电网运行备用容量及新能源出力波动特性的综合仿真，可模拟所研究的电力系统的实际运行情况。多个省(区)电力系统的分析计算结果表明，实现优化新能源开发布局，跨省跨区交易，加强电网统一调度，促进火电机组灵活改造，充分挖掘系统潜力，推动电能替代，均有效提高电力系统的新能源消纳能力，降低弃风弃光。但是，对于不同的省(区)，各种技术措施的效果有显著差异。因此，各省(区)均应根据具体情况，研究提出具有针对性的改进措施。
总之，新能源发展应以消纳为目标，消纳能力评估应基于科学合理的方法，指导新能源的规划和运行。目前跨省跨区交易、火电机组灵活改造、电能替代等部分措施尚未发挥根本性作用，在提升新能源消纳能力方面还有很大的空间。建议完善政策法规与市场机制，消除省间壁垒，加强需求侧管理，优化新能源并网运行控制，进一步提升新能源消纳能力。
(中国电力科学研究院新能源研究中心主任、党委副书记 王伟胜)
本文来源：5e中国能源网
发布时间：2017-12-27
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