2014年-世界发展银行全球_Incorporating_Energy_from_Renewable_Resources_into_Power_System_Planning_8页_1mb

文档总结：将可再生能源纳入电力系统规划

核心内容

随着各国可再生能源发电量的增加，这些能源必须被纳入电力系统规划过程中。然而，由于风能和太阳能等可再生能源具有输出波动性和地理分散性，传统的电力规划方法需要进行调整，以确保电网能够持续可靠地满足需求。通过适当的修改，可再生能源的输出可以被整合到常用的电力规划模型中。

主要观点

• 可再生能源的特殊性：风能和太阳能等可再生能源具有输出波动性，且地理分布广泛，这与传统化石燃料发电不同，对电网规划提出了新的挑战。
• 传统规划方法的局限性：传统的“最低成本规划”方法（least-cost planning）主要基于确定性模型，难以准确反映可再生能源的不确定性。
• 适应性方法的必要性：需要对现有模型进行调整，以考虑可再生能源的波动性、季节性变化和地理分布，从而确保系统的长期可靠性。
• 可再生能源的规划方法：主要有三种方法：将可再生能源视为热力发电单元、视为径流式水电单元、采用“净负荷”（net load）方法。每种方法在数据需求、计算复杂性和结果准确性方面各有优劣。
• 备用容量的调整：由于可再生能源的不确定性，系统备用容量需要相应增加，以确保在需求高峰或资源不足时仍能维持供电。

关键信息

1. 可再生能源的挑战

• 输出波动性：风能和太阳能的输出受天气条件影响，无法保证随时可用。
• 地理分散性：可再生能源的发电地点通常与负荷中心不一致，需考虑输电网络的扩展。
• 长期可靠性需求：必须确保即使在资源波动或预测误差的情况下，电力系统仍能满足需求。

2. 可行的解决方案

2.1 供应侧方法

• 热力发电单元表示法：将可再生能源视为不可靠的热力单元，设定高故障率和低维护成本。
• 径流式水电单元表示法：将可再生能源视为径流式水电单元，考虑季节性和不可调度性。

2.2 需求侧方法

• 净负荷方法：通过计算净负荷曲线（net load duration curve）来表示需求与可再生能源输出的差额，从而分析系统需额外提供的负荷。

2.3 备用容量的调整

• 备用容量公式：
  $$
  R_o = \frac{(P_G - P_D)}{P_G}
  $$
  $$
  R_n = \frac{(P_G + C_{RES} - P_D)}{P_G}
  $$
  其中 $P_G$ 表示传统发电的可用容量，$P_D$ 表示峰值需求，$C_{RES}$ 表示可再生能源的可用容量。

3. 可再生能源的“有效容量”（firm capacity）

• 定义：有效容量是指在满足一定可靠性标准下，可再生能源能够持续提供的发电能力。
• 计算方法：
  • 平均产量法：简单但精度较低。
  • 峰值需求法：评估可再生能源在需求高峰时的输出。
  • LOLE方法：基于概率模型，更准确地反映不确定性，但数据需求高。

4. 方法比较

结论

• 权衡取舍：在可再生能源规划中，方法的简单性与结果的准确性之间存在权衡。
• 系统可靠性：为了确保系统可靠性，需对长期供需约束进行调整，并考虑可再生能源的有效容量。
• 未来展望：随着可再生能源目标的提升，电力系统规划者需迅速掌握将可再生能源整合进长期发电扩展计划的方法，同时避免增加成本或损害系统可靠性。

补充信息

• 文档由世界银行能源部门的高级专家Marcellino Madrigal和能源专家Rhonda Lenai Jordan撰写。
• 文档提到，新的商业工具正在被开发以减轻规划负担，这些工具将在后续的Live Wire中介绍。