光伏渗透率及其对光伏利用率影响的分析方法和计算内容介绍

　　光伏接入对电力系统的影响

　　由于光照资源分布不均衡以及光照辐度变化的随机性、波动性、间歇性等因素， 相比于传统可调度电厂， 光伏电源具有可调可控性较差的特点。随着分布式光伏电源并网容量的迅速增加， 光伏发电的这些问题将对电网在规划设计、调度运行等方面带来很大影响。在电力系统的规划设计、调度运行中， 不仅需要掌握局部负荷变动情况， 更需要掌握整个系统的负荷变化情况， 以便合理安排机组开机方式和电源规划。系统的负荷与作息时间、气候和季节等因素相关， 因此， 用电负荷的总量和分布情况会随时间发生变化。通常情况下， 年最大负荷出现在夏季， 最小负荷发生在春节期间; 一周内各天的负荷变化较小， 工作日的负荷略高于休息日。系统的最小技术出力是由系统中常规机组的调节能力和调节成本决定的， 本文定义系统调节系数的概念， 即系统中的传统机组正常运行时可调节的负荷占峰荷的比例。系统最小技术出力与常规机组的组成和开机方式有关。不同类型和容量的机组具有不同的最小技术出力， 如以水电为主的电网其系统最小技术出力通常低于以火电机组为主的电网。此外， 在不同的季节调度部门会安排不同的开机方式， 因此同一个系统在不同季节系统最小技术出力也不相同。本文所研究地区电网以火电机组为主， 单台机组的最小技术出力允许在 60% 左右。本文对调节系数为 60% ~ 100%的系统情况进行了研究， 并对 60%的情况进行了详细分析。系统最小技术出力对光伏渗透率的影响不仅与负荷分布和光伏安装容量有关， 还与天气条件有关。例如， 在光伏安装容量使全年光伏渗透率达到 10% 时， 系统最小技术出力在不同季节接纳光伏的情况就有明显差异。为了分析的需要， 引入净负荷的概念， 表示负荷与光伏出力的差值。如图 1所示， 在 2009年春季 3 月份的第一周， 受光照条件影响， 光伏出力维持在一个较低的水平， 系统中的机组基本能在最小技术出力线以上稳定运行。但在 2009年夏季的 6月份， 由于光照条件已经达到了较高水平， 在一周的很多时间内系统的净负荷已经穿越了系统最小技术出力线的范围， 如图 2所示， 表示部分常规机组将被迫退出运行。在本文研究光伏渗透率时， 为了避免常规机组穿越最小技术出力线， 根据系统最小技术出力对可用的光伏电量进行限制。在该假设之下， 对不同渗透率下光伏发电量的利用效率、成本等进行计算和分析。

　　分析方法

　　文中分析的内容包括不同光伏渗透率下的净负荷持续时间曲线、光伏电源利用率、光伏电源的成本和光伏利用小时数。综合上述计算结果， 对当前系统条件下光伏电源的渗透率水平进行分析， 研究系统条件对光伏渗透率的限制因素和相应措施。