白建华-《电网规划与风电发展相关问.pdf
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1、电网规划与风电发展相关问题研究电网规划与风电发展相关问题研究电网规划与风电发展相关问题研究电网规划与风电发展相关问题研究白建华白建华国网能源研究院国网能源研究院2010201020102010年年11111111月月11111111日日电力工业规划关注焦点电力工业规划关注焦点电力工业规划关注焦点电力工业规划关注焦点电力工业规划关注焦点电力工业规划关注焦点电力工业规划关注焦点电力工业规划关注焦点 “十二五十二五”及中长期,我国电力发展将面临更加复杂的形势和及中长期,我国电力发展将面临更加复杂的形势和更高的要求,能源供应安全、气候变化、环境保护已成为政府和更高的要求,能源供应安全、气候变化、环境保
2、护已成为政府和公众关注的焦点。公众关注的焦点。发展发展安全安全能源能源政治政治环境环境气候气候关注焦点关注焦点关注焦点关注焦点低碳、高效、环保的低碳、高效、环保的低碳、高效、环保的低碳、高效、环保的低碳、高效、环保的低碳、高效、环保的低碳、高效、环保的低碳、高效、环保的电力工业发展目标电力工业发展目标电力工业发展目标电力工业发展目标电力工业发展目标电力工业发展目标电力工业发展目标电力工业发展目标目前至目前至目前至目前至目前至目前至目前至目前至20202020202020202020202020202020年前后,我国仍将处于年前后,我国仍将处于年前后,我国仍将处于年前后,我国仍将处于年前后,我
3、国仍将处于年前后,我国仍将处于年前后,我国仍将处于年前后,我国仍将处于工业化、城镇化阶段,能源及电力工业化、城镇化阶段,能源及电力工业化、城镇化阶段,能源及电力工业化、城镇化阶段,能源及电力工业化、城镇化阶段,能源及电力工业化、城镇化阶段,能源及电力工业化、城镇化阶段,能源及电力工业化、城镇化阶段,能源及电力需求将保持刚性较快增长。需求将保持刚性较快增长。需求将保持刚性较快增长。需求将保持刚性较快增长。需求将保持刚性较快增长。需求将保持刚性较快增长。需求将保持刚性较快增长。需求将保持刚性较快增长。20202020202020202020202020202020年年年年年年年年151515151
4、5151515非化石能源目标。非化石能源目标。非化石能源目标。非化石能源目标。非化石能源目标。非化石能源目标。非化石能源目标。非化石能源目标。20202020202020202020202020202020年,单位国内生产总值二氧化年,单位国内生产总值二氧化年,单位国内生产总值二氧化年,单位国内生产总值二氧化年,单位国内生产总值二氧化年,单位国内生产总值二氧化年,单位国内生产总值二氧化年,单位国内生产总值二氧化碳排放比碳排放比碳排放比碳排放比碳排放比碳排放比碳排放比碳排放比20052005200520052005200520052005年下降年下降年下降年下降年下降年下降年下降年下降40404
5、040404040404545454545454545。“十二五十二五十二五十二五十二五十二五十二五十二五”电力工业发展主要情景设定电力工业发展主要情景设定电力工业发展主要情景设定电力工业发展主要情景设定电力工业发展主要情景设定电力工业发展主要情景设定电力工业发展主要情景设定电力工业发展主要情景设定规划研究工具规划研究工具规划研究工具规划研究工具规划研究工具规划研究工具规划研究工具规划研究工具电源优化规划及风电电源优化规划及风电电源优化规划及风电电源优化规划及风电等清洁能源消纳一体等清洁能源消纳一体等清洁能源消纳一体等清洁能源消纳一体化研究模型:化研究模型:化研究模型:化研究模型:电力系统整体
6、优化规电力系统整体优化规电力系统整体优化规电力系统整体优化规划模型划模型划模型划模型 利用国网能源研究院自主开发的多区域电利用国网能源研究院自主开发的多区域电利用国网能源研究院自主开发的多区域电利用国网能源研究院自主开发的多区域电源结构和布局优化软件源结构和布局优化软件源结构和布局优化软件源结构和布局优化软件 (GESPGESPGESPGESPIIIIIIIIIIII)、生产)、生产)、生产)、生产模拟软件(模拟软件(模拟软件(模拟软件(GOPSGOPSGOPSGOPS);并结合清洁能源发电出力);并结合清洁能源发电出力);并结合清洁能源发电出力);并结合清洁能源发电出力特性,新开发了系统连续
7、稳态运行分析工具,特性,新开发了系统连续稳态运行分析工具,特性,新开发了系统连续稳态运行分析工具,特性,新开发了系统连续稳态运行分析工具,开展了关键时段的调频分析,以及各种运行方开展了关键时段的调频分析,以及各种运行方开展了关键时段的调频分析,以及各种运行方开展了关键时段的调频分析,以及各种运行方式下全系统的安全性和稳定性分析;以系统总式下全系统的安全性和稳定性分析;以系统总式下全系统的安全性和稳定性分析;以系统总式下全系统的安全性和稳定性分析;以系统总成本最低为目标函数,研究提出了成本最低为目标函数,研究提出了成本最低为目标函数,研究提出了成本最低为目标函数,研究提出了20102010201
8、02010、2015201520152015、2020202020202020年全国电源结构和布局、跨区输电发展年全国电源结构和布局、跨区输电发展年全国电源结构和布局、跨区输电发展年全国电源结构和布局、跨区输电发展格局、清洁能源开发规模、布局和消纳市场。格局、清洁能源开发规模、布局和消纳市场。格局、清洁能源开发规模、布局和消纳市场。格局、清洁能源开发规模、布局和消纳市场。总体方法总体方法和分析流程和分析流程令 风 电 装 机令 风 电 装 机X X X X =0 0 0 0说 明说 明:X X X X0 0 0 0:风电初始装机规模风电初始装机规模;X X X X:风电最终装机规模风电最终装机
9、规模;WWWW1 1 1 1:风电有效容量系数风电有效容量系数,即 负 荷 高即 负 荷 高峰时的风电出力系数峰时的风电出力系数;WWWW2 2 2 2:负荷低谷时的风电出力系数负荷低谷时的风电出力系数;C FC FC FC F:煤电调峰能力系数煤电调峰能力系数,即即1 1 1 1煤煤电最小出力系数电最小出力系数;T FT FT FT F:系统调峰盈余系统调峰盈余。计算系统调峰盈余计算系统调峰盈余T FT FT FT F判 断判 断TF TF TF TF 0 0 0 0?否否保持跨区输电量不变保持跨区输电量不变,调整跨区输电曲线调整跨区输电曲线增大风电装机增大风电装机,令 新令 新X X X
10、X =原原X X X X+X X X X系统常规煤电开系统常规煤电开机 减 少机 减 少WWWW1 1 1 1*X X X X重新计算调峰盈余重新计算调峰盈余T FT FT FT F,新新TF TF TF TF=原原T FT FT FT F-C FC FC FC F*WWWW1 1 1 1*X X X X-(WWWW2 2 2 2-WWWW1 1 1 1)*)*)*)*X X X X给出风电初始装机规模给出风电初始装机规模X X X X0 0 0 0,输 入输 入G ESPG ESPG ESPG ESP-IIIIIIIIIIII电 源 优 化电 源 优 化电 源 优 化电 源 优 化软件计算所
11、需软件计算所需各 种 数 据各 种 数 据应 用应 用CPLEXCPLEXCPLEXCPLEX商业优化软件商业优化软件,求 出求 出优 化 结 果优 化 结 果,形成标准输出文件形成标准输出文件将全社会成本最小和各种建设将全社会成本最小和各种建设、运行模拟约束条件转换成运行模拟约束条件转换成CPLEXCPLEXCPLEXCPLEX商业优化软件标准输入文件商业优化软件标准输入文件将将CPLEXCPLEXCPLEXCPLEX标准输出文件整理成电标准输出文件整理成电力规划方案及各种技术经济指力规划方案及各种技术经济指标标,并输出整理结果并输出整理结果,包 括 优 化包 括 优 化后的电源结构后的电源
12、结构、技术经济指标技术经济指标调 峰 分 析调 峰 分 析调 峰 分 析调 峰 分 析软 件软 件:检 修 计 划检 修 计 划、各典型日开机组合各典型日开机组合、2 42 42 42 4小时逐点电力平衡等分析小时逐点电力平衡等分析是是判 断判 断跨 区 输 电跨 区 输 电对侧系统调峰对侧系统调峰是 否 盈 余是 否 盈 余?否否是是根据跨区输电曲线形根据跨区输电曲线形状状,本地电源结构和本地电源结构和风 电 装 机风 电 装 机X X X X,求 出 本求 出 本地风电消纳规模地风电消纳规模判 断判 断|X X X X X X X X0 0 0 0|?否否是是令令X X X X0 0 0
13、0=X X X X,固 定 风 电固 定 风 电开发规模时序开发规模时序G ESPG ESPG ESPG ESP-IIIIIIIIIIII软 件软 件计算风电跨区计算风电跨区消 纳 规 模消 纳 规 模输出分析结果输出分析结果利 用利 用G ESPG ESPG ESPG ESP-IIIIIIIIIIII软件计算结果软件计算结果形成调峰分析软件输入数据形成调峰分析软件输入数据调 频 分 析调 频 分 析调 频 分 析调 频 分 析软 件软 件:检 修 计 划检 修 计 划、各典型日开机组各典型日开机组合合、连续稳态运行分析连续稳态运行分析,校校核修正系统风电消纳能力核修正系统风电消纳能力X X
14、X X第一步第一步 设定边界条件设定边界条件 (电力需求,已有和备选的电源、跨区输电,及其技术经济条件)第二步第二步 优化电源结构和布局优化电源结构和布局 (确定火电、清洁电源、调峰电源等各类电源的规模、时序、布局和流向)第三步第三步 确定清洁能源消纳规模确定清洁能源消纳规模 (通过系统详细生产模拟和调峰平衡分析,调频平衡校核,修正清洁能源消纳规模)第四步第四步 收敛判断、迭代计算收敛判断、迭代计算 第五步第五步 输出结果输出结果 (包括电源结构、布局、跨区电力流、污染物和温室气体排放,系统总成本、典型日运行方式等)包括电源优化、生产模拟和调峰分析、包括电源优化、生产模拟和调峰分析、调频校核等
15、多种专业分析方法。调频校核等多种专业分析方法。主要内容主要内容主要内容主要内容一、电力需求预测一、电力需求预测二、转变电力发展方式的主要内涵二、转变电力发展方式的主要内涵三、电源结构和布局三、电源结构和布局四、电网电源协调发展四、电网电源协调发展五、结语五、结语一、电力需求预测一、电力需求预测“十二五十二五十二五十二五”经济发展的主要特点包括:经济发展的主要特点包括:经济发展的主要特点包括:经济发展的主要特点包括:-发展内涵更加丰富发展内涵更加丰富发展内涵更加丰富发展内涵更加丰富:经济发展将更加注重社会基础、注重民生更加注重社会基础、注重民生更加注重社会基础、注重民生更加注重社会基础、注重民生
16、,实现包容性增长。扩大内需战略取得重要进展,经济将保持平稳较快增长,预计增长率比“十一五”有所下调。-产业结构调整会有明显进展:产业结构调整会有明显进展:产业结构调整会有明显进展:产业结构调整会有明显进展:随着节能减排力度的加大和战略性新兴产业的加快发展,高耗能、高污染行业粗放型扩张将逐步得到控制,服务业特别是现代高耗能、高污染行业粗放型扩张将逐步得到控制,服务业特别是现代高耗能、高污染行业粗放型扩张将逐步得到控制,服务业特别是现代高耗能、高污染行业粗放型扩张将逐步得到控制,服务业特别是现代服务业得到迅猛发展服务业得到迅猛发展服务业得到迅猛发展服务业得到迅猛发展,产业结构调整取得明显成效。-区
17、域经济结构优化转型:区域经济结构优化转型:区域经济结构优化转型:区域经济结构优化转型:高耗能产业将向中西部地区转移,东部沿海地区将建设世界先进制造业和现代服务业基地;中部、西部地区将承接国际国内产业转移,加快推进工业化进程。“十二五十二五十二五十二五”时期是全面建设小康社会的关时期是全面建设小康社会的关时期是全面建设小康社会的关时期是全面建设小康社会的关键时期,是加快转变经济发展方式的攻坚时期。键时期,是加快转变经济发展方式的攻坚时期。键时期,是加快转变经济发展方式的攻坚时期。键时期,是加快转变经济发展方式的攻坚时期。电力需求增长情景分析结果7.986.206.995.650123456789
18、200020012002200320042005200620072008200920102011201220132014201520162017201820192020年万亿千瓦时2015年,情景一三的预测结果分别为:6.20、5.97、5.65万亿千瓦时2020年,情景一三的预测结果分别为:7.98、7.67、6.99万亿千瓦时(1 1 1 1)“十二五十二五十二五十二五”时期,我国工业化和城镇化持续时期,我国工业化和城镇化持续时期,我国工业化和城镇化持续时期,我国工业化和城镇化持续推进,电力需求仍将保持较快增长。推进,电力需求仍将保持较快增长。推进,电力需求仍将保持较快增长。推进,电力需求
19、仍将保持较快增长。根据经济、能源、电力等多种分析模型,预测根据经济、能源、电力等多种分析模型,预测根据经济、能源、电力等多种分析模型,预测根据经济、能源、电力等多种分析模型,预测“十二五十二五十二五十二五”电力需求水平:电力需求水平:电力需求水平:电力需求水平:全国全社会用电量 五年年均增长 人均用电量2015201520152015年年年年 5.656.20万亿千瓦时 7.49.0%40004450千瓦时2020202020202020年年年年 6.997.98万亿千瓦时 4.35.2%48005500千瓦时(2 2 2 2)随着产业结构调整,产业用电结构)随着产业结构调整,产业用电结构)随
20、着产业结构调整,产业用电结构)随着产业结构调整,产业用电结构逐步优化。逐步优化。逐步优化。逐步优化。第一产业、第二产业用电量比重逐步下降,第三产业、居民生活用电第一产业、第二产业用电量比重逐步下降,第三产业、居民生活用电第一产业、第二产业用电量比重逐步下降,第三产业、居民生活用电第一产业、第二产业用电量比重逐步下降,第三产业、居民生活用电量比重逐步上升。量比重逐步上升。量比重逐步上升。量比重逐步上升。(3 3 3 3)中西部地区的电力消费比重将有所提高;但全国)中西部地区的电力消费比重将有所提高;但全国)中西部地区的电力消费比重将有所提高;但全国)中西部地区的电力消费比重将有所提高;但全国电力
21、消费区域分布格局在电力消费区域分布格局在电力消费区域分布格局在电力消费区域分布格局在“十二五十二五十二五十二五”、“十三五十三五十三五十三五”期期期期间不会发生根本变化。间不会发生根本变化。间不会发生根本变化。间不会发生根本变化。中部地区具有区位优势,西部中部地区具有区位优势,西部中部地区具有区位优势,西部中部地区具有区位优势,西部地区具有资源优势,东部地区的地区具有资源优势,东部地区的地区具有资源优势,东部地区的地区具有资源优势,东部地区的部分高耗能企业将向中西部地区部分高耗能企业将向中西部地区部分高耗能企业将向中西部地区部分高耗能企业将向中西部地区转移。转移。转移。转移。中西部地区在承接产
22、业转移中西部地区在承接产业转移中西部地区在承接产业转移中西部地区在承接产业转移的同时,将越来越重视和采用循的同时,将越来越重视和采用循的同时,将越来越重视和采用循的同时,将越来越重视和采用循环经济模式以实现可持续发展,环经济模式以实现可持续发展,环经济模式以实现可持续发展,环经济模式以实现可持续发展,在高耗能产业较快发展的同时,在高耗能产业较快发展的同时,在高耗能产业较快发展的同时,在高耗能产业较快发展的同时,相应的产业链会拉长,对电力的相应的产业链会拉长,对电力的相应的产业链会拉长,对电力的相应的产业链会拉长,对电力的需求也将明显增加。需求也将明显增加。需求也将明显增加。需求也将明显增加。5
23、15253545552005201020152020200551.28 19.05 20.96 8.71 201049.88 19.48 22.57 8.07 201549.65 19.72 22.49 8.14 202049.09 20.04 22.55 8.31 东部中部西部东北各地区电力需求占全国比重变化趋势随着全国产业结构的不断优化调整,与2010年相比,2015年中西部用电占比将有所提高。东部地区包括北京、天津、河北、山东、上海、江苏、浙江、福建、广东、海南10个省(市)中部地区包括山西、河南、湖北、湖南、安徽、江西6个省西部地区包括内蒙古、四川、重庆、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆、
24、西藏、广西、云南、贵州 12个省(区、市)东北地区包括黑龙江、吉林、辽宁3个省二、转变电力发展方式的主要内涵二、转变电力发展方式的主要内涵二、转变电力发展方式的主要内涵二、转变电力发展方式的主要内涵(1 1 1 1)电源发展)电源发展清洁化、集约化、高效化清洁化、集约化、高效化(2 2 2 2)电网发展)电网发展能源资源优化配置平台能源资源优化配置平台 社会公共服务平台社会公共服务平台(3 3 3 3)科技引领)科技引领 自主创新自主创新 电源结构从主要依靠煤电逐步向提高清洁能源发电比重转电源结构从主要依靠煤电逐步向提高清洁能源发电比重转变,提升我国清洁能源消费比重。变,提升我国清洁能源消费比
25、重。-在保护生态的前提下积极发展水电 -在确保安全的基础上高效发展核电 -加快基地式风电、太阳能发电等新能源开发 推进煤电的集约化发展,发展高效清洁煤电。推进煤电的集约化发展,发展高效清洁煤电。-推行煤电一体化开发,加快建设大型煤电基地 -鼓励发展热电联产 -推进大容量、高效率、环保型的绿色煤电开发 (1 1 1 1)电源发展)电源发展)电源发展)电源发展清洁化、集约化、清洁化、集约化、清洁化、集约化、清洁化、集约化、高效化高效化高效化高效化 合理配置调峰电源,提高系统运行灵活性,适应风电等间歇性、合理配置调峰电源,提高系统运行灵活性,适应风电等间歇性、随机性电源的大规模发展,提高系统的安全稳
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