为什么电网只能消纳15%的光伏、风电等清洁能源

科技   2024-11-18 07:55   福建  
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在当今全球能源转型的大背景下,清洁能源的快速发展已成为不可逆转的趋势。然而,电网对清洁能源的消纳能力却受到了诸多限制,导致目前只能消纳大约15%的清洁能源。本文将从电网的结构特点、光伏与风电等清洁能源的特性出发,深入探讨这一问题,仅供参考。


01
目前光伏接网消纳及可接入容量情况

一、全国分布式光伏接网消纳情况
2024年1-7月:全国光伏发电利用率为97.1%。
2024年8月:全国光伏发电利用率为97.7%。
二、部分地区分布式光伏可接入容量情况
1.山东省
    2024年评估结果:全省136个县(市、区)中,有53个县(市、区)低压配网接网预警等级为“受限”,43个县(市、区)为“一般”,其余40个县(市、区)为“良好”。此外,有37个县(市、区)分布式光伏出力将向220千伏及以上电网反送电,这些区域新增分布式光伏出力无法在县域范围内消纳。
2.湖北省
    2024年评估:全省分布式电源承载力为320万千瓦,主要集中在武汉市,达287万千瓦。多地已成为红色区域,暂停光伏等新能源的申报。
3.河北省
2024年第一季度:多个县/区发布了分布式光伏可开放容量信息,多地可开放容量为0。例如,康保县2024年四季度17个街道/乡镇分布式电源可接入容量为0。
4.黑龙江省
    截至2023年11月底:全省分布式光伏接入电网承载力评估结果显示,81地剩余接网容量为零。
5.广东省
    2023年评估:韶关市乐昌市、南雄市、仁化县、始兴县,阳江市阳西县,湛江市徐闻县、雷州市,梅州市梅县区,清远市连山壮族瑶族自治县、阳山县、连州市等11县市已无可接网容量。接网容量小于5万千瓦的县(市、区)还有多个。
6.福建省
    2023年评估:南靖县、龙溪县、光泽县、屏南县、三明市建宁县、漳平市等地受限。截至2023年第三季度末,福清市、永泰县、仙游县、南安市、南靖县、永定区、尤溪县、光泽县、浦城县和屏南县10个县(市、区)已接入总容量1219.88MW,在途总容量324.35MW,可新增开放总容量982.51MW。但建宁县、漳平市等地2023年第四季度剩余可开放容量已为零。

02
电网结构与清洁能源消纳能力的关系

电网作为电力传输和分配的重要基础设施,其结构特点对清洁能源的消纳能力具有决定性影响。我国电网以统一调度、区域协调为基础,采用“主干网+配电网”的结构。这种结构在设计和建设时主要基于传统的化石燃料电站的发电特性,对于风电和光伏发电的间歇性与波动性适应性较差。具体来说:

1.电网调度与平衡难度增加:清洁能源的发电受天气和季节影响大,具有显著的不确定性和波动性。这使得电网在调度和平衡电力供需时面临巨大挑战,难以确保电力供应的稳定性和可靠性。

2.基础设施适应性不足:电网的核心设计参数,如输电线路的容量、变电站的承载能力和配电网络的配置,都是基于传统的能源结构设计的。这些基础设施在面对大规模清洁能源接入时,往往无法灵活适应,导致消纳能力受限。


03
清洁能源特性对电网消纳能力的影响

光伏、风电等清洁能源的发电特性也是制约电网消纳能力的重要因素。

1.间歇性与波动性:清洁能源的发电量受天气条件影响显著,具有明显的间歇性和波动性。这种不稳定的发电特性增加了电网调度的难度,使得电网难以在负荷波动时提供持续的电力供应。

2.高次谐波与电能质量问题:风电和光伏发电系统的接入,尤其是分布式光伏发电,会引入高次谐波。这些谐波会对电网的设备造成损坏,并导致电能质量下降。这不仅影响了电网的稳定运行,也限制了清洁能源的进一步接入。


04
如何解决

针对电网对清洁能源消纳能力的制约因素,我们可以从以下几个方面提出解决方案:

1.加强储能技术的应用:储能技术可以有效缓解清洁能源发电的波动性,提高电网对清洁能源的消纳能力。通过推广使用电池储能系统等高效储能技术,我们可以在清洁能源发电高峰时储存电能,在发电低谷时释放电能,从而平衡电力供需。

2.优化电网结构:建设智能新型电力系统,提高电网的灵活性与适应性。通过加强电网的智能化建设,我们可以实现对电力供需的实时监测和调度,更好地适应清洁能源的发电特性。同时,还可以优化电网的布局和结构,提高输电线路的容量和变电站的承载能力,为清洁能源的大规模接入提供有力支撑。

3.改进并网技术:研发新型逆变器和调节设备,增强对高次谐波、频率不稳定等问题的控制能力。通过改进并网技术,我们可以减少清洁能源接入对电网的负面影响,提高电能质量,从而进一步提升电网对清洁能源的消纳能力。

4.加强政策支持与市场机制:政府应出台相关政策鼓励清洁能源的开发和利用,同时完善电力市场机制,鼓励灵活性资源参与调度。通过政策引导和市场激励,我们可以推动清洁能源的快速发展,同时促进电网与清洁能源的良性互动。


END


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