電熔鎂高載能負荷參與電網最佳化排程可有效解決風電消納問題

隨著風力發電技術的快速發展，風電併網容量持續增加，隨機、間歇、波動與反調峰特性等使得其大規模併網後加大了系統等效負荷（負荷功率與風電出力之差）峰谷差，導致火電機組調峰壓力倍增，電網調控難度增大。

目前，我國電熔鎂企業生產電熔鎂砂的方法主要是利用三相交流電熔鎂爐（簡稱電熔鎂爐）透過電弧加熱熔鍊以菱鎂礦石為主的粉末狀原料。電熔鎂爐熔鍊過程中，消耗的有功功率很大，屬於高耗能負荷，其消耗的有功功率主要受熔鍊電流影響，透過調節熔鍊電流即可改變電熔鎂爐熔鍊功率。因此，電熔鎂高載能負荷具有調節容量大、響應速度快、自動化水平高的特點，可以改善因風電併網容量增加帶來的火電機組調節壓力增大的問題。

當火電機組調節能力無法平抑風電波動時，將具有可調節特性的電熔鎂高載能負荷融入電網排程，就地消納受阻風電，既可以減輕火電機組的調節壓力，保證系統安全穩定執行，還可以將消納的風電轉化為經濟效益。基於電熔鎂高載能負荷的風電消納原理分析示意圖如圖1所示。

圖1 電熔鎂高載能負荷的風電消納原理

目前，國內外對於將負荷側資源作為新的調節資源，同火電機組一起參與電網最佳化排程、消納受阻風電進行了相關研究，但主要是將高耗能負荷視為可中斷負荷參與電網排程，消納受阻風電，並未對電熔鎂負荷參與電網排程進行深入研究。

目前針對電熔鎂高載能負荷電極電流控制已有相關研究，有關文獻研究了幾種電熔鎂爐電極電流的控制方法，透過設定電熔鎂爐的三相電流值可以調節電熔鎂爐的有功功率，配合火電機組共同平抑風電出力波動，改善火電機組調節能力不足的問題。

東北電力大學電氣工程學院、國網遼寧省電力有限公司的張海亮、王藝博、蔡國偉、劉闖，葛維春，在2022年第17期《電工技術學報》上撰文，在火電機組參與排程的基礎上，提出利用電熔鎂高載能負荷的可調節特性，將其作為新的調節資源，與火電機組協同配合，消納受阻風電。

他們在電熔鎂高載能負荷執行特性、模型與風電消納原理分析基礎上，考慮火電機組和電熔鎂高載能負荷間的協調配合關係，建立了面向風電消納與電熔鎂高載能負荷調控的源荷協調最佳化模型，並採用成熟的商業最佳化軟體CPLEX進行了算例求解分析，驗證了將電熔鎂高載能負荷作為調節手段融入系統最佳化排程中，能夠有效消納受阻風電，提高風電利用率。

研究人員指出，採用該源荷協調雙層最佳化模型，風電棄風率減小了9。7%，風電受限電量減少了一半，風電消納水平得到顯著提高。而且該模型統籌兼顧了源荷協調對風電消納和經濟執行的影響，在保證系統最大化消納風電的同時，又能使系統的執行成本最小。

本文編自2022年第17期《電工技術學報》，論文標題為“面向風電消納與電熔鎂高載能負荷調控的源荷協調最佳化策略”。本課題得到國家重點研發計劃資助專案的支援。