减少新能源发电需常规备用容量

新能源发电包括风电、太阳能发电、生物质发电、潮汐能和地热能等，其中可开发储量最大、应用最广的当属风电，其次是太阳能发电，但这两种主要的新能源发电由于其功率输出具有很大的随机性和波动性，对电网的运行和控制都是一个巨大的挑战，所以系统需要在尽可能精确地预测其功率输出的情况下，还需要配备相应的备用容量，以应对其波动性。

在节能减排的发展趋势下，新能源发电（主要是风电和太阳能）在发达国家得到了很好的发展，上海地区的发展也比较迅速，其中上海作为沿海地区，其主要的新能源发电计划为风电。有研究结果指出：随着风电容量比例的增加，系统需与风电场额定容量相当的备用容量；而且风电的利用小时数低和其反调峰特性将降低电网的调峰能力；当风电装机容量比例越大时，由于风电发电功率不确定性的增大，预测误差增大所需的备用容量也提高。表6-3为上海地区风电容量增加导致的系统所需备用容量，我们可以看出风电并网所需备用容量随风电容量增长呈线性增加。

表6-3 不同风电容量接入时上海电网所需的备用容量 （单位：MW）

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由于新能源发电的随机性会给电网带来冲击，需要电网中配备更多的备用容量来应对新能源发电的波动，蓄电池储能装置可以快速调节其消耗/发出的功率，可以更好地替代常规电源作为新能源发电的备用容量。因为储能装置在低谷时充电，在高峰时放电，其某时刻可以用于备用的容量是变化的，所以我们需要用储能装置的剩余容量期望值来评估储能装置作为备用容量的效益。储能装置在谷荷开始时段电量为0开始充电，其电量不断增加，在谷荷时段结束，其电量增加至额定容量，而在电网高峰时段开始放电至电量为0。为计算方便，我们将储能装置理想化为均匀充放电，所以在充放电期间，其剩余电量在0～P_maxT之间的概率分布为均匀分布，其储存电量期望值为0.5P_maxT，即储能装置可用于调节系统功率（可发出功率或吸收功率）的电量期望值为0.5P_maxT。所以储能装置代替备用容量支出的收益E₄可表示为：

E₄=0.5P_maxTe_s （6-12）

式中 e_s———备用容量的价格[万元/（MW·年）]。