庞瑜
（广东电网有限责任公司清远清城供电局 广东清远 511500）
摘要：文章首先分析负荷弹性对调峰的影响，确定高载能负荷具有时间弹性、容量弹性的特征和调峰潜力，最后探讨负荷参与调峰策略。
关键词：新能源发电；负荷调峰；容量弹性；策略
引言
随着新能源发电的不断推广与延伸，新能源发电的随机性增加了电网调峰的压力。为此提出用户侧联合调峰的方法降低发电企业调峰压力具有明显的作用。实现调峰效益的最大化需要对调峰负荷的特性、潜力等进行深度的研究，掌握间歇式新能源发电的特点并引导用户侧适应新能源用电策略，这不仅可以降低发电企业调峰的压力而且能够节约用电企业用电成本。
１ 负荷弹性对调峰的影响
在动态电价的影响下，高载能企业调整用电策略具备了一定了用电“负荷弹性”能力。其采用更改用电时间弹性策略和更改用电负荷大小容量弹性策略适应新能源发电的特征，为企业节约用电成本。同时也减少发电企业调峰的压力。
1.1高载能负荷时间弹性
高载能负荷时间弹性策略是用电企业综合分析用电负荷生产工艺、习惯、设备用电水平和用电经济效益等因素在生产过程中以生产时间为调整目标进行策略分析进而达到降低用电成本的目的。由于新能源并网后，其反调峰特性决定了在不同时间范围内的电价不同，如果将新能源并网视为等值负荷，将增大等效负荷的峰谷差，这会导致在常规负荷低谷时刻要保证一定的开机水平、调峰深度和用电安全就必须弃风、弃光来弥补新能源并网空间不足的问题。鉴于新能源存在人为不可控因素，需要通过天气预报来预估风光电处理情况，并作出新能源出力曲线，调整生产过程，让部分符合能够在允许的空间调节用电时间，将新能源发电处理在常规符合低谷时刻消纳新能源。负荷时间弹性为用户提供了不同时间段的负荷数选择方式，其弹性越大则用户的选择余地也就越大，用户可以根据新能源出力时间段调整生产负荷，将用电负荷尽可能的转移到用电低谷时段，一方面保证生产需求，另一方面提高新能源电量的使用。
高载能负荷时间弹性可以选择可转移负荷比率和可转移负荷时间进行衡量，可转移负荷比率为表征负荷可转移量占装机的比例；可转移负荷时间为表征负荷提前或延迟的时间。在响应可再生能源方面，时间弹性变量和可转移负荷比率变量是适应间歇式新能源发电负荷调峰的关键。企业生产用电过程中，考虑维持生产设备生产需求的最小负荷及安全符合流程无法更改的用电时间负荷成分所占比例通过可转移负荷比率进行计算。可转移负荷时间是根据生产设备和生产时间限制进行确定。
随着时间的增加当调节过电压使负荷升至１００％，其可转移负荷比率也为１００％，转移负荷的时间不受限制。
１．２ 高载能负荷容量弹性
企业生产用电的过程中，一些负荷设备不具备时间弹性的控制，其负荷率可以采用额定功率调节的方式控制用电量，以保证用最小的成本满足生产的基本需求。不具备时间弹性控制的负荷曲线如图1所示。
图1 不具备时间弹性控制的负荷曲线
如图1所示，不具备时间弹性控制的负荷曲线基本为一条直线。在调节过程中容量弹性是在额定负荷的基础上根据生产需求负荷占负荷容量的比例进行上下调节，此调节过程是在负荷内在特性中进行调节不受时间上的控制。很多生产企业为了保证生产的连续性会自备发电机，其可向生产设备负荷供电，并具备可调节的能力，为此将其引入负荷容量弹性中视为一种负负荷，可以降低企业自备发电机的出力等效增加负荷。自备发电机等效负荷容量弹性为自备发电机额定容量减去其最小出力。在用电企业的高载能负荷中，容量弹性不仅包含了常规发电机组负荷容量弹性还包括企业自备发电机的容量弹性。
１．３ 高载能负荷调峰潜力
由于风光电具有反调峰的特性，所以在火力发电和水利发电调峰能力弱、深度低时，当风力发电调峰出现缺口，常规电源参与调峰情况下只能弃风、弃光。所以此时利用弹性负
荷增大等效负荷峰谷差及电力系统调峰需求，可以减少弃风、弃光。
在ｔ１～ｔ２时刻，发电机组上调空间不足，此时增加生产负荷能够迅速消纳增加的风光电出力，保证等效风光电出力平稳，并减少火力发电的调峰压力。同时又提高风光电消纳
的能力，避免了弃风、弃光问题的发生。在此过程中，负荷容量弹性越大则调峰能力就越强，可以有效的保证电网的运行安全。高载能负荷弹性可以解决仅依靠常规电源进行电力系统调峰过程中出现的负荷峰谷差问题，从时间弹性和容量弹性两个方面具备调峰潜力。
２ 高载能负荷调峰能力重构
为了能够实现用电企业新能源发电利用最大化，将高载能负荷调峰能力进行统一调度，以初始负荷曲线为条件，对负荷调峰能力进行重构，划分出作用于长时间尺度负荷调峰能力重构和作用于短时间尺度负荷调峰能力重构。
２．１ 长时间尺度负荷调峰能力重构
长时间尺度负荷调峰可以根据风光电力的预测优先来调整、中断、转移高载能负荷。在高载能负荷调节中，作用于长时间尺度负荷调峰的关键包括两个方面。一方面是高载能负荷的调节容量要能够满足电力系统调峰后的调峰缺口，另方面是调峰电量要足够充足。长时间尺度负荷调峰能力重构分为升高负荷场景和降低负荷场景两种情况。
升高负荷场景是当负荷曲线低于可调空间半下限，高于可调空间全下限的情况时，为了维持电力的平衡风光电最大出力为负荷减去常规电源最小技术出力，其小于风光点最大发电出力，采用高载能负荷参与调峰高的负荷曲线，使其能够位于可调空间半下限之上，使电力系统能够为风光电提供并网空间。凡是能够持续提高自身负荷值的负荷具备转移负荷和连续调节负荷的能力，重构后的负荷随时间变化如图2所示。
图2 重构后的负荷随时间变化
获取所有负荷长时间尺度负荷单元调峰能力，表征方面具备不同可持续调节时间符合的统计分布情况，根据需要将负荷随时机变化上端的负荷按照先后顺序参与调峰，将可调持续时间小的负荷在时间上叠加构成等效负荷，参与满足容量小调峰持续时间长的调峰需求，调整前后负荷随时间的变化如图3所示。
图3 调整前后负荷随时间的变化
由此可见，根据调峰需求合理安排负荷参与的先后顺序及配合关系可以解决电网的调峰需求。降低负荷场景是风光电机组出力小，发电系统负荷较大时，电力平衡中负荷高于可调上限，通过调节负荷参与降低负荷使负荷曲线位于可调上限之内，保证电力系统的功率平衡。在降低负荷场景下的负荷重构过程中，将所有负荷按照可持续时间的长短来进行大小排序，若时间相同则可以进行负荷合并，采用转移、中断等手段对负荷进行操作，维护用电负荷设备的安全。
２．２ 短时间尺度负荷调峰能力重构
当风光电过大时对电力系统的平衡造成威胁，需要具有短时间尺度调节能力的负荷参与电力系统平衡。短时间尺度调节参数主要是爬坡率和调节容量，为此在短时间尺度负荷调峰能力重构中存在升高负荷场景和降低负荷场景。
升高负荷场景中风光电功率预测偏大时需要快速提升负荷，具有连续调节能力的负荷参与调峰，可根据负荷的爬坡率和最大调节容量重构负荷最快爬坡曲线，计算出最大的爬坡调峰能力。以两个负荷为例，升负荷出力曲线如图4所示。
图4 升负荷出力曲线
由图4可见，如果两个负荷均未达到最大调节容量则爬坡结束时间相同，当其中一个负荷达到了最大调节容量而另一个未达到则爬坡结束时间不同。
降低负荷场景中是由于风光电功率预测偏差较大，而导致了大规模的风电、光电拖网，必须采取负荷调峰快速降低负荷，以保证电力系统功率的平衡。与升高负荷场景同样可以根据负荷爬坡率和最大容量计算出负荷最快爬坡曲线，确定负荷的最大爬坡调峰能力。
３ 负荷参与调峰策略
３．１ 负荷在调峰中的作用及参与方式
新能源接入电力系统后，其波动性、无规律性导致调峰压力的增加，负荷调峰主要的目的是移峰填谷，将可中断负荷由等值负荷大的时段移至等值负荷小的时段，并应用连续调节负荷消纳弃风或弃光。当常规发电机组调峰无法消纳风光电的情况下，采用连续高载能负荷增加进行消纳，其连续调节能的负荷增加负荷跟踪新能源处理消纳新能源增量，进而减少弃风、弃光的问题。此外，当电力系统电力不足时，依靠可中断负荷减少负荷，保证电力系统功率的平衡，进而保证电企业重要的负荷正常供电。
３．２ 负荷在多时间尺度上的调峰方法
负荷在多时间尺度上的调峰方法可以采用转移、连续调节和中断负荷的方法进行操作。其中，转移负荷根据准确的新能源电量预测和企业负荷预测确定转移策略。连续调节负荷通常是利用企业自备发电机进行短时间尺度的调峰，以保证企业主要用电设备的正常运转。中断负荷是在电力系统出现紧急情况时，为了保证电力系统功率的平衡进行的安全性操作方法。
３．３ 调峰策略
在新能源发电负荷实际调峰中，需要根据调峰需求采用有效的调峰顺序和调峰形式来达到调峰的目的，其之间的配合关系如表１所示。
表１ 调峰顺序和配合关系
４结束语
通过本文的研究可知，负荷的可调节与可中断特性使企业可以做出负荷时间弹性和容弹性量策略。在适应间歇式新能源发电负荷调峰中，对高载能负荷调峰能力重构，按照调峰时间的长短和调峰的场景进行重构。长时间尺度负荷调峰中的升高负荷场景采用高载能负荷参与调峰太高负荷曲线，使其能够位于可调空间半下限之上，降低负荷场景采用转移、中断等手段对负荷进行操作降低负荷使负荷曲线位于可调上限之内。短时间尺度负荷调峰中的升高负荷场景和降低负荷场景根据负荷爬坡率和最大容量计算出负荷最快爬坡曲线，确定负荷的最大爬坡调峰能力。负荷在调峰过程中，可采用转移、连续、中断负荷的方法根据调峰需求采用有效的调峰顺序和调峰形式保证新能源发电负荷调峰的准确性，达到调峰的目的。
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论文作者:庞瑜
论文发表刊物:《河南电力》2018年24期
论文发表时间:2019/8/22
标签：负荷论文; 弹性论文; 新能源论文; 时间论文; 能力论文; 尺度论文; 容量论文; 《河南电力》2018年24期论文;