中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：全清潔能源特高壓青豫直流初期打捆外送模式
賀元康1,2, 劉瑞豐1, 陳天恩1, 別朝紅2
（1. 國(guó)家電網(wǎng)公司西北分部，陜西 西安 710048; 2. 西安交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院，陜西 西安 710049）
摘要：全清潔能源特高壓青豫直流工程順利投產(chǎn)初期，由于配套電源尚未全部投運(yùn)，青海水電峰枯季節(jié)出力差異較大，新能源出力隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性問(wèn)題突出，僅依托青海難以滿足直流大功率穩(wěn)定輸電要求。在深入分析青豫直流送端青海電網(wǎng)的負(fù)荷特性和發(fā)電特性的基礎(chǔ)上，開展青豫直流外送電力平衡分析，針對(duì)存在的峰盈谷缺和汛富枯貧問(wèn)題，提出發(fā)揮西北電網(wǎng)整體合力，實(shí)現(xiàn)西北多省份清潔能源打捆外送的模式，在新能源大發(fā)、新能源小發(fā)、黃河豐水期、黃河枯水期4種場(chǎng)景下開展模擬測(cè)算，結(jié)果表明，通過(guò)清潔能源打捆外送可有效提升特高壓青豫直流穩(wěn)定外送水平。
引文信息
賀元康, 劉瑞豐, 陳天恩, 等. 全清潔能源特高壓青豫直流初期打捆外送模式[J]. 中國(guó)電力, 2021, 54(7): 83-92.
HE Yuankang, LIU Ruifeng, CHEN Tian'en, et al. Exploration of bundled transaction model for all clean energy transmission of qing-yu uhv dc project[J]. Electric Power, 2021, 54(7): 83-92.
引言
全清潔能源特高壓青豫直流工程（以下簡(jiǎn)稱青豫直流），起點(diǎn)青海海南藏族自治州，落點(diǎn)河南駐馬店市，額定輸電能力800萬(wàn)kW，是中國(guó)乃至世界第一條專為清潔能源外送而建設(shè)的特高壓通道，于2020年12月正式投產(chǎn)。青豫直流將西北清潔電能外送至華中地區(qū)，保障河南等地區(qū)電力可靠供應(yīng)。清潔能源發(fā)電出力受水文、氣象、光照等因素影響，存在較大的不穩(wěn)定性，而特高壓直流輸電需要送端穩(wěn)定大功率電源支撐，如何實(shí)現(xiàn)清潔能源與特高壓直流優(yōu)化匹配，保障直流按照穩(wěn)定電力曲線外送，是社會(huì)各界關(guān)注的熱點(diǎn)，也是當(dāng)前亟須解決的難題。
關(guān)于跨區(qū)直流外送模式和打捆模式，國(guó)內(nèi)學(xué)者做了一些探索。葛南直流輸電系統(tǒng)投運(yùn)后，就有學(xué)者研究建立大區(qū)省際電力市場(chǎng)的可行性，討論雙邊交易模式和經(jīng)紀(jì)人模式開展電力交易的方式[1]。在新能源外送和電網(wǎng)峰谷特性方面，文獻(xiàn)[2]指出新能源單獨(dú)遠(yuǎn)距離傳輸經(jīng)濟(jì)性差，若采用風(fēng)電、光伏、火電捆綁外送，可減少線路功率波動(dòng)，降低輸電成本，建議新能源送電比例為30%時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定性較好；文獻(xiàn)[3]分析了低谷交易和峰谷打捆交易2種交易模式，在調(diào)峰能力評(píng)估的基礎(chǔ)上提出了欠調(diào)峰電網(wǎng)的調(diào)峰需求量確定方法。在跨省區(qū)外送建模方面，文獻(xiàn)[4]構(gòu)建了市場(chǎng)仿真模型研究跨省跨區(qū)促進(jìn)清潔能源消納的市場(chǎng)補(bǔ)償機(jī)制；文獻(xiàn)[5]研究了不同區(qū)域間新能源發(fā)電功率的互補(bǔ)性，建立了考慮跨區(qū)直流功率優(yōu)化的新能源消納能力計(jì)算分析模型；文獻(xiàn)[6]提出了不同裝機(jī)配置方案模式下特高壓通道外送風(fēng)電、光伏電量以及相應(yīng)的棄電情況；文獻(xiàn)[7]提出了特高壓直流外送風(fēng)光火電力一體化調(diào)度計(jì)劃模型，解決外送風(fēng)光電力、配套火電、電力交易及直流計(jì)劃的協(xié)調(diào)問(wèn)題。在重點(diǎn)針對(duì)西北地區(qū)電能外送方面，文獻(xiàn)[8]提出在西北現(xiàn)有交易規(guī)則基礎(chǔ)上，通過(guò)開展跨省發(fā)電權(quán)交易以促進(jìn)新疆電力外送的電力交易過(guò)渡模式；文獻(xiàn)[9-10]以酒泉風(fēng)火打捆特高壓直流外送規(guī)劃系統(tǒng)為對(duì)象，研究了能源資源與市場(chǎng)逆向分布、風(fēng)電消納和能源輸送問(wèn)題、風(fēng)功率波動(dòng)典型擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。在跨省區(qū)外送電能落地消納方面，文獻(xiàn)[11]給出特高壓送華中電網(wǎng)電能消納在交易組織、電價(jià)形成、交易調(diào)整等方面的機(jī)制。
上述文獻(xiàn)在新能源外送方面開展了有益探索，但是在如何實(shí)現(xiàn)高比例清潔能源外送或全清潔能源外送方面探索較少，在綜合考慮水電峰枯季節(jié)性、光伏峰谷間歇性、風(fēng)電波動(dòng)性等因素，實(shí)現(xiàn)清潔打捆外送方面探索較少。本文針對(duì)特高壓青豫直流初期全清潔能源穩(wěn)定外送面臨的問(wèn)題和存在的不足，在深入研究青海電網(wǎng)負(fù)荷、水電、風(fēng)電和太陽(yáng)能特性的基礎(chǔ)上，探索發(fā)揮西北電網(wǎng)整體合力，開展保證青豫直流穩(wěn)定外送的清潔能源打捆外送模式。
1 特高壓青豫直流基本情況
1.1 青豫直流聯(lián)絡(luò)接線
青豫直流送受端接線如圖1所示，青豫直流送端青南站通過(guò)6回750 kV線路接入西北750 kV電網(wǎng)。青豫直流受端通過(guò)分層接入華中電網(wǎng)1000 kV和500 kV交流系統(tǒng)，受端雙高端接入豫南站，雙低端接入駐馬店站，通過(guò)500 kV線路和1000 kV主變接入華中電網(wǎng)。
圖1 青豫直流送受端網(wǎng)架接線
Fig.1 The sending-end and receiving-end grids of Qing-Yu UHV DC
1.2 配套電源基本情況
根據(jù)能源電力發(fā)展規(guī)劃，青豫直流工程配套電源合計(jì)1686萬(wàn)kW，其中，配套新能源裝機(jī)1200萬(wàn)kW（其中，光伏500萬(wàn)kW，風(fēng)電400萬(wàn)kW，光熱300萬(wàn)kW）；配套水電裝機(jī)486萬(wàn)kW（其中，羊曲水電站120萬(wàn)kW（3×40萬(wàn)kW），瑪爾擋水電站220萬(wàn)kW（4×52萬(wàn)kW+12萬(wàn)kW生態(tài)機(jī)組），李家峽水電站擴(kuò)機(jī)40萬(wàn)kW，拉西瓦水電站擴(kuò)機(jī)70萬(wàn)kW，班多水電站36萬(wàn)kW（3×12萬(wàn)kW，2011年5月全部機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電））。
由于多種原因，配套電源建設(shè)和投產(chǎn)存在滯后情況，如表1所示，拉西瓦擴(kuò)機(jī)預(yù)計(jì)于2021年9月投產(chǎn)，李家峽擴(kuò)機(jī)預(yù)計(jì)于2021年12月投產(chǎn)，羊曲水電站和瑪爾擋水電站機(jī)組預(yù)計(jì)于2022—2023年陸續(xù)投產(chǎn)。光熱項(xiàng)目投產(chǎn)時(shí)間尚不確定[12]。
表1 青豫直流配套電源投產(chǎn)進(jìn)度
Table 1 Production progress of matching power sources
由于青海配套水電機(jī)組尚未按期投產(chǎn)，僅投運(yùn)配套風(fēng)電和光伏電源，風(fēng)光出力缺少可調(diào)節(jié)資源匹配和支撐，難以保證特高壓直流穩(wěn)定運(yùn)行。
2 青海電網(wǎng)支撐特高壓青豫直流外送情況
2.1 系統(tǒng)裝機(jī)和發(fā)電量
青海水電資源豐富，太陽(yáng)能資源得天獨(dú)厚，風(fēng)電資源居全國(guó)前列。截至2019年年底，青海電網(wǎng)調(diào)度口徑裝機(jī)容量3183萬(wàn)kW（其中，火電裝機(jī)容量383萬(wàn)kW，水電裝機(jī)容量1194萬(wàn)kW，風(fēng)電裝機(jī)容量487萬(wàn)kW，太陽(yáng)能裝機(jī)容量1119萬(wàn)kW），新能源裝機(jī)占比達(dá)50%，清潔能源（水電+風(fēng)光）占比達(dá)88%。2019年青海電網(wǎng)發(fā)電量873億kW?h（其中，火電發(fā)電量95億kW?h，水電發(fā)電量553億kW?h，風(fēng)電發(fā)電量68 kW?h，太陽(yáng)能發(fā)電量157 kW?h），水電發(fā)電量占比63%，清潔能源（水電+風(fēng)光）占比達(dá)89%。在裝機(jī)容量和發(fā)電量方面，青海清潔能源高占比特性非常顯著。
2.2 水力發(fā)電
黃河發(fā)源于青海，上游從龍羊峽至青銅峽河段全長(zhǎng)918 km，集中落差1324 m，建成拉西瓦、公伯峽、蘇只、尼那等水電站10余座，共同組成梯級(jí)水電站群。青海電網(wǎng)水電裝機(jī)容量占總裝機(jī)容量的38%，是青海電網(wǎng)第一大電源。上游首座龍羊峽水電站總庫(kù)容247億m3，具有多年調(diào)節(jié)能力，其余水電大多數(shù)為徑流式電站，只有日調(diào)節(jié)能力，青海水電的發(fā)電量主要取決于龍羊峽水庫(kù)的出庫(kù)流量。龍羊峽水庫(kù)的出庫(kù)流量由黃河流域來(lái)水情況、黃河水電綜合運(yùn)用（防洪、防凌、灌溉、取水等）、電網(wǎng)檢修等綜合因素決定。
結(jié)合龍羊峽出庫(kù)流量，從年度和月度維度分析青海水電發(fā)電量如表2和表3所示。在年度維度，受黃河來(lái)水不同影響，在平水年、枯水年和豐水年，水電發(fā)電量年度差異較大。在月度維度，受防凌、防洪、春灌和秋灌等因素影響，水電發(fā)電量月度差異也很大。
表2 2010—2019年青海水電發(fā)電量
Table 2 Hydropower generation in Qinghai from 2010 to 2019
表3 青海多年月度平均水電發(fā)電量
Table 3 Monthly average hydropower generation in Qinghai
綜上可知，水電發(fā)電受綜合因素影響，發(fā)電量存在較大差異，要保證青豫直流水電成分可靠外送，需要做好豐枯優(yōu)化和季節(jié)性優(yōu)化[13]。
2.3 新能源發(fā)電
青海新能源裝機(jī)占總裝機(jī)容量的50%，太陽(yáng)能、風(fēng)電是青海第二、第三大電源，新能源固有的間歇性、波動(dòng)性、隨機(jī)性和季節(jié)性對(duì)特高壓直流穩(wěn)定外送提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[14-16]。
（1）間歇性。太陽(yáng)能發(fā)電受光照、天氣、云層、氣溫、季節(jié)等多因素影響，存在明顯的間歇性，分析青海電網(wǎng)一周的太陽(yáng)能間歇特性如圖2所示。
圖2 青海電網(wǎng)連續(xù)一周太陽(yáng)能出力間歇性示意
Fig.2 Intermittence of solar power in Qinghai Grid within a week
由圖2可知，受光照時(shí)間自然規(guī)律影響，青海光伏存在明顯的間歇性，中午時(shí)段10:00—16:00光伏大發(fā)，由于青海光伏裝機(jī)已超過(guò)最大負(fù)荷，中午時(shí)段光伏出力大量富余；在夜間低谷時(shí)段，光伏出力為零，如果風(fēng)電和水電出力不足，青海電網(wǎng)存在功率缺額，因此，高占比光伏的間歇性對(duì)青豫直流全天穩(wěn)定電量外送影響較大。
（2）波動(dòng)性（隨機(jī)性）。青海新能源發(fā)電波動(dòng)性較為明顯，如圖3所示，以年度為周期，典型年新能源日最大可發(fā)電量為9163萬(wàn)kW?h，日均可發(fā)電量為6177萬(wàn)kW?h，最小可發(fā)電量為2919萬(wàn)kW?h，逐日、3天內(nèi)、一周內(nèi)新能源可用電量最大波動(dòng)幅度分別達(dá)到4982萬(wàn)kW?h、4039萬(wàn)kW?h和5073萬(wàn)kW?h。全年相鄰日電量波動(dòng)超過(guò)1000萬(wàn)kW?h的時(shí)間占40%，即全年40%的時(shí)間需要的調(diào)峰量相當(dāng)于4臺(tái)300 MW火電機(jī)啟停調(diào)峰接納新能源相鄰日的電量波動(dòng)[17-21]。因此，受風(fēng)電波動(dòng)性（隨機(jī)性）影響，青豫直流難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定曲線外送。
圖3 青海新能源可發(fā)電量相鄰日波動(dòng)圖
Fig.3 Daily fluctuation of renewable energy
（3）季節(jié)性。新能源發(fā)電受氣候、季節(jié)、天氣狀況等因素影響，發(fā)電出力存在明顯季節(jié)性特性，統(tǒng)計(jì)分析青海電網(wǎng)2014—2018年新能源分月利用小時(shí)，如圖4所示。由圖4可知，每年3月、4月、5月新能源呈現(xiàn)大發(fā)趨勢(shì)，7月、8月新能源有一定大發(fā)概率，1月、2月、12月新能源呈現(xiàn)小發(fā)趨勢(shì)，新能源季節(jié)性特性對(duì)青豫直流外送提出分月合理配置清潔能源和常規(guī)能源交易電量的要求。
圖4 青海電網(wǎng)新能源利用小時(shí)色階圖
Fig.4 Renewable energy utilization hour color map in Qinghai Grid
2.4 火力發(fā)電
青海電網(wǎng)火電裝機(jī)占比12%（較低），由于電煤供應(yīng)和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)等原因，青海電網(wǎng)火電發(fā)電積極性不高[22]，主要以提供青海北部電壓支撐和事故備用，以及冬季供暖為主，調(diào)節(jié)能力有限。
3 青豫直流典型曲線
由于青海電網(wǎng)光伏裝機(jī)容量大、占比高，對(duì)青豫直流外送影響較大，本文重點(diǎn)選取光伏曲線進(jìn)行比對(duì)分析。青豫直流輸電典型曲線設(shè)置需兼顧送端青海以光伏為主的發(fā)電特性和受段河南電網(wǎng)負(fù)荷特性，根據(jù)青海電網(wǎng)光伏曲線和河南電網(wǎng)負(fù)荷曲線的歷史數(shù)據(jù)，繪制青海-河南光伏-負(fù)荷匹配曲線，如圖5所示。青海光伏出力和河南電網(wǎng)負(fù)荷的量級(jí)差較大，因此選取標(biāo)么值進(jìn)行對(duì)比（光伏基準(zhǔn)值為月度最大出力、負(fù)荷基準(zhǔn)值為月度最大負(fù)荷）。
圖5 青海-河南光伏-負(fù)荷匹配曲線
Fig.5 Qinghai-Henan photovoltaic-load matching curve
由圖5可知，青海電網(wǎng)光伏出力主要分布在10:00—16:00，河南電網(wǎng)用電高峰期（晚高峰）主要集中在17:30—21:30。根據(jù)青海電網(wǎng)以及西北其他省區(qū)發(fā)電特性和發(fā)電能力，結(jié)合河南電網(wǎng)（華中電網(wǎng)）負(fù)荷特性，測(cè)定特高壓青豫直流典型運(yùn)行曲線，如圖6所示，高峰段時(shí)間為10:00—21:00（非汛期），10:00—22:00（汛期7月、8月），其他時(shí)段為低谷時(shí)段，青豫直流峰谷比為1∶0.7。
圖6 特高壓青豫直流典型曲線
Fig.6 Qing-Yu UHV DC typical transmission curve
4 青豫直流投產(chǎn)后電力平衡情況
基于以上分析，根據(jù)青海電網(wǎng)典型負(fù)荷曲線、典型水電曲線、典型新能源發(fā)電曲線，結(jié)合跨省跨區(qū)典型交易曲線，選取2021年為典型年，設(shè)置新能源小發(fā)期（2月）、新能源大發(fā)期（5月）、汛期（7月）和枯水期（11月）4種場(chǎng)景開展青海電力平衡分析測(cè)算。
典型年測(cè)算邊界條件如下：青海電網(wǎng)最大負(fù)荷為1005萬(wàn)kW，風(fēng)電裝機(jī)容量1117萬(wàn)kW（配套風(fēng)電裝機(jī)300萬(wàn)kW），光伏裝機(jī)容量1551萬(wàn)kW（配套光伏裝機(jī)400萬(wàn)kW），水電裝機(jī)容量1303萬(wàn)kW，直流輸電功率280萬(wàn)~400萬(wàn)kW。
4.1 新能源小發(fā)月份電力平衡測(cè)算
測(cè)算典型年新能源小發(fā)月份電力平衡，如圖7所示，為了直觀反映供需關(guān)系，設(shè)置總發(fā)電曲線為火電、水電、風(fēng)電和光伏之和；設(shè)置地理曲線為總發(fā)電減去負(fù)荷；考慮青豫直流之后的平衡電力曲線為地理曲線與青豫直流之差，平衡電力為正值（橫坐標(biāo)軸上方），表明青海可以滿足外送需求，如為負(fù)值（橫坐標(biāo)軸下方），表明青海不能滿足外送需求。由圖7平衡曲線可知，在新能源小發(fā)月份，白天光伏大發(fā)時(shí)段青海電力基本平衡，在夜間時(shí)段青海存在較大缺口，峰谷不平衡特性非常顯著。
圖7 典型年新能源小發(fā)月份青海電網(wǎng)典型日電力平衡曲線
Fig.7 Typical daily power balance curve of Qinghai Grid in the renewable energy barren period
4.2 新能源大發(fā)月份電力平衡測(cè)算
測(cè)算典型年新能源大發(fā)月份青海電網(wǎng)典型日電力平衡情況，如圖8所示，新能源大發(fā)月份，在白天光伏大發(fā)時(shí)段和風(fēng)電大發(fā)時(shí)段基本可以滿足青豫直流外送需求，在夜間光伏出力為零時(shí)段和風(fēng)電局部小發(fā)時(shí)段，存在一定缺口。電力平衡受新能源波動(dòng)性影響較大。
圖8 典型年新能源大發(fā)月份青海電網(wǎng)典型日電力平衡曲線
Fig.8 Typical daily power balance curve of Qinghai Grid in the renewable energy enrichment period
4.3 黃河流域汛期電力平衡測(cè)算
測(cè)算典型年黃河流域汛期青海電網(wǎng)典型日電力平衡情況，如圖9所示，在汛期，黃河流域水電大發(fā)，基本可以滿足青豫直流外送需求，在中午光伏大發(fā)時(shí)段存在較多富余，夜間低谷時(shí)段基本平衡，受風(fēng)電波動(dòng)影響，局部小風(fēng)時(shí)段存在一定缺口。
圖9 典型年黃河流域汛期青海電網(wǎng)典型日電力平衡曲線
Fig.9 Typical daily power balance curve of Qinghai Grid in the flood season of Yellow River
4.4 黃河流域枯水期電力平衡測(cè)算
測(cè)算典型年黃河流域枯水期青海電網(wǎng)典型日電力平衡情況，如圖10所示，在冬季枯水期，水電發(fā)電能力和調(diào)節(jié)能力下降，即使中午光伏大發(fā)時(shí)段，依然存在一定功率缺額，在夜間光伏出力為零時(shí)段和風(fēng)電小風(fēng)時(shí)段，存在明顯功率缺額。
圖10 典型年黃河流域枯水期青海電網(wǎng)典型日電力平衡曲線
Fig.10 Typical daily power balance curve of Qinghai Grid in the dry season of Yellow River
5 青豫直流投產(chǎn)后打捆外送模式
青海電網(wǎng)清潔能源占比較高，電源結(jié)構(gòu)以水電和光伏為主，水電受黃河來(lái)水情況和豐枯變化影響較大，大型水電站除了龍羊峽水電站外，均為徑流式水電站，僅具備日調(diào)節(jié)能力，調(diào)節(jié)能力有限。光伏發(fā)電存在明顯間歇性，中午光伏大發(fā)時(shí)段電能富余，存在棄光風(fēng)險(xiǎn)，夜間低谷時(shí)段出力為零，易引起功率缺額。風(fēng)電存在明顯隨機(jī)性和波動(dòng)性，難以保證特高壓直流穩(wěn)定外送。為解決以上問(wèn)題，本文提出一種青海清潔能源和甘肅、陜西、新疆、寧夏水風(fēng)光打捆外送模式。
5.1 清潔能源打捆實(shí)現(xiàn)方式
清潔能源打捆[23-31]以保證特高壓青豫直流穩(wěn)定外送曲線為目標(biāo)。首先，實(shí)現(xiàn)配套光伏和配套風(fēng)電優(yōu)先發(fā)電外送，其中，配套新能源的波動(dòng)性和間歇性由青海水電和甘新寧陜等省份的清潔能源通過(guò)互補(bǔ)互濟(jì)方式解決；其次，實(shí)現(xiàn)青海配套電源之外富余清潔能源外送；最后，實(shí)現(xiàn)甘新寧陜等省份清潔能源外送。配套新能源、青海富余清潔能源、甘新寧陜等省份清潔能源通過(guò)靈活調(diào)節(jié)交易和省間互濟(jì)互補(bǔ)交易實(shí)現(xiàn)打捆匹配。
5.2 清潔能源打捆實(shí)現(xiàn)可行性
西北電網(wǎng)東西跨度3000 km，在新能源方面，分布有酒泉風(fēng)電光伏基地、達(dá)坂城風(fēng)電光伏基地、青海海西海南風(fēng)電光伏基地；在水電方面，覆蓋黃河流域、漢江流域、白龍江流域；風(fēng)電、光伏、水電在時(shí)空特性上存在一定的互補(bǔ)特性和接續(xù)特性。以光伏為例，西北電網(wǎng)隨著緯度從東向西變化，光伏發(fā)電呈現(xiàn)一定的接續(xù)性，如圖11典型日光伏出力曲線所示，陜西光伏出力極值時(shí)刻為11:30，寧夏光伏出力的極值時(shí)刻為12:00，甘肅光伏出力極值時(shí)刻為13:45，青海光伏出力極值時(shí)刻為14:00，新疆光伏出力的極值時(shí)刻為14:30，西北光伏出力呈現(xiàn)明顯的接續(xù)特性。運(yùn)用這一特性，可以靈活開展互濟(jì)交易，實(shí)現(xiàn)電能互補(bǔ)，保證光伏整體外送的連續(xù)穩(wěn)定性。
圖11 西北電網(wǎng)光伏發(fā)電出力
Fig.11 Photovoltaic power generation output
在省間輸電通道方面，目前西北電網(wǎng)已建成覆蓋五省（區(qū)）的750 kV骨干網(wǎng)架，省間聯(lián)絡(luò)線通過(guò)4~6回750 kV線路聯(lián)絡(luò)，輸電能力為500萬(wàn)~700萬(wàn)kW，可以滿足省間打捆外送輸電能力。
在清潔能源外送能力方面，西北電網(wǎng)清潔能源大規(guī)模接入，用電負(fù)荷水平較低，裝機(jī)負(fù)荷比和清潔能源裝機(jī)占比較高。典型年西北電網(wǎng)裝機(jī)負(fù)荷比為3.2，清潔能源占比為49.5%，其中陜西清潔能源占比38.1%，甘肅為61.3%，青海為90.6%，寧夏為43.1%，新疆為41.4%。清潔能源總體富余，外送需求較為迫切。
5.3 青豫直流打捆外送典型模式場(chǎng)景分析
5.3.1 新能源小發(fā)月份打捆外送交易曲線
新能源小發(fā)月份打捆外送交易模式如圖12所示。由圖12可知，在新能源小發(fā)季（2月）的夜間低谷階段，青海風(fēng)電發(fā)電能力不足時(shí)，存在大量購(gòu)電需求，中午光伏大發(fā)時(shí)段，存在較大供需波動(dòng)。通過(guò)在夜間靈活互濟(jì)補(bǔ)充清潔能源，在白天運(yùn)用靈活互濟(jì)外送清潔能源的打捆交易方式，可以滿足青豫直流穩(wěn)定送電，同時(shí)可以平抑新能源波動(dòng)性引起的青海富余電力（青豫后）的波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)青海供需平衡。
圖12 典型年新能源小發(fā)月份青豫直流打捆外送曲線
Fig.12 Qing-Yu DC bundled transmission curve in the renewable energy barren period in a typical year
注：圖中各量均為有功電力，其中：設(shè)置新能源小發(fā)月份的配套風(fēng)電、配套光伏曲線；根據(jù)青豫直流打捆方式原則，設(shè)置青海地理（不含配套）曲線=青?；痣姵隽?青海水電出力+青海風(fēng)電出力+青海光伏出力?青海負(fù)荷出力?配套風(fēng)電出力?配套光伏出力；設(shè)置青豫直流外送曲線=配套新能源送青豫電力+青海富余送青豫電力+甘、新、陜、寧送青豫電力；配套新能源送青豫=配套風(fēng)電送青豫+配套光伏送青豫，配套新能源全部通過(guò)青豫直流外送；青海富余送青豫電力為青海電網(wǎng)內(nèi)配套風(fēng)電和配套光伏之外的通過(guò)青豫直流外送的清潔能源；為了測(cè)算打捆交易靈活互濟(jì)電力，設(shè)置青海富余電力（青豫后）=青海地理（不含配套）?青海富余送青豫電力。
5.3.2 新能源大發(fā)月份打捆外送交易曲線
新能源大發(fā)月份打捆外送交易模式如圖13所示。由圖13可知，在新能源大發(fā)季（5月），新能源發(fā)電能力較強(qiáng)，但受新能源波動(dòng)性影響，局部時(shí)段平衡困難，通過(guò)打捆交易平抑配套新能源發(fā)電的波動(dòng)性和間歇性，滿足青豫直流穩(wěn)定送電。
圖13 典型年新能源大發(fā)月份青豫直流打捆外送曲線
Fig.13 Qing-Yu DC bundled transmission curve in the renewable energy enrichment period in a typical year
5.3.3 黃河流域汛期打捆外送交易曲線
黃河流域汛期打捆外送交易模式如圖14所示。由圖14可知，7月黃河流域進(jìn)入主汛期，黃河水電發(fā)電能力較強(qiáng)，僅局部風(fēng)電小發(fā)時(shí)段存在電力缺口，通過(guò)打捆交易平抑配套新能源發(fā)電的波動(dòng)性和間歇性，可以滿足青豫直流穩(wěn)定送電。
圖14 典型年黃河流域汛期青豫直流打捆外送曲線
Fig.14 Qing-Yu DC bundled transmission curve in the flood season of Yellow River in a typical year
5.3.4 黃河流域枯水期打捆外送交易曲線
黃河流域枯水期打捆外送交易模式如圖15所示。由圖15可知，11月黃河流域全面進(jìn)入防凌期，水電發(fā)電能力不足，在夜間低谷時(shí)段存在購(gòu)電需求，在中午光伏時(shí)段存在富余外送需求，由于水電調(diào)節(jié)能力下降，風(fēng)電波動(dòng)性影響較大，通過(guò)打捆交易方式，夜間補(bǔ)償功率缺額，光伏大發(fā)時(shí)段吸收富余電力，通過(guò)靈活互濟(jì)平抑新能源波動(dòng)，滿足青豫直流穩(wěn)定送電。
圖15 典型年黃河流域枯水期青豫直流打捆外送曲線
Fig.15 Qing-Yu DC bundled transmission curve in the dry season of Yellow River in a typical year
6 結(jié)語(yǔ)
全清潔能源特高壓直流初期大功率穩(wěn)定外送對(duì)電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行提出新的要求和挑戰(zhàn)。由于清潔能源占比較高，光伏間歇性引起電網(wǎng)嚴(yán)重峰谷不平衡，風(fēng)電波動(dòng)性導(dǎo)致電力富余和缺額頻繁切換，水電季節(jié)性引起峰枯差異較大。為了解決以上難題，本文在深入分析青海清潔能源發(fā)電特性和電力平衡的基礎(chǔ)上，探索充分調(diào)用西北電網(wǎng)整體調(diào)峰資源實(shí)現(xiàn)打捆外送模式，按照新能源大發(fā)季、新能源小發(fā)季、黃河流域汛期、黃河流域枯水期4種典型方式開展模擬測(cè)算，結(jié)果表明，通過(guò)打捆外送可以實(shí)現(xiàn)清潔能源互補(bǔ)互濟(jì)，發(fā)揮整體合力，實(shí)現(xiàn)清潔能源按照特高壓直流用電需要穩(wěn)定外送。
下一步，將深入研究青豫直流外送黃河水電來(lái)水敏感性，峰谷豐枯電價(jià)機(jī)制，打捆交易新能源承載力等方面的研究，進(jìn)一步完善清潔能源打捆外送模式，實(shí)現(xiàn)清潔能源大范圍優(yōu)化配置。
