东电学者科研进展：电熔镁高载能负荷参与电网优化调度可有效解决风电消纳问题

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随着风力发电技术的快速发展，风电并网容量持续增加，随机、间歇、波动与反调峰特性等使得其大规模并网后加大了系统等效负荷（负荷功率与风电出力之差）峰谷差，导致火电机组调峰压力倍增，电网调控难度增大。

目前，我国电熔镁企业生产电熔镁砂的方法主要是利用三相交流电熔镁炉（简称电熔镁炉）通过电弧加热熔炼以菱镁矿石为主的粉末状原料。电熔镁炉熔炼过程中，消耗的有功功率很大，属于高耗能负荷，其消耗的有功功率主要受熔炼电流影响，通过调节熔炼电流即可改变电熔镁炉熔炼功率。因此，电熔镁高载能负荷具有调节容量大、响应速度快、自动化水平高的特点，可以改善因风电并网容量增加带来的火电机组调节压力增大的问题。

当火电机组调节能力无法平抑风电波动时，将具有可调节特性的电熔镁高载能负荷融入电网调度，就地消纳受阻风电，既可以减轻火电机组的调节压力，保证系统安全稳定运行，还可以将消纳的风电转化为经济效益。基于电熔镁高载能负荷的风电消纳原理分析示意图如图1所示。

图1  基于电熔镁高载能负荷的风电消纳原理分析示意图

目前，国内外对于将负荷侧资源作为新的调节资源，同火电机组一起参与电网优化调度、消纳受阻风电进行了相关研究，但主要是将高耗能负荷视为可中断负荷参与电网调度，消纳受阻风电，并未对电熔镁负荷参与电网调度进行深入研究。

目前针对电熔镁高载能负荷电极电流控制已有相关研究，有关文献研究了几种电熔镁炉电极电流的控制方法，通过设定电熔镁炉的三相电流值可以调节电熔镁炉的有功功率，配合火电机组共同平抑风电出力波动，改善火电机组调节能力不足的问题。

东北电力大学电气工程学院、国网辽宁省电力有限公司的张海亮、王艺博、蔡国伟、刘闯，葛维春，在2022年第17期《电工技术学报》上撰文，在火电机组参与调度的基础上，提出利用电熔镁高载能负荷的可调节特性，将其作为新的调节资源，与火电机组协同配合，消纳受阻风电。

他们在电熔镁高载能负荷运行特性、模型与风电消纳原理分析基础上，考虑火电机组和电熔镁高载能负荷间的协调配合关系，建立了面向风电消纳与电熔镁高载能负荷调控的源荷协调优化模型，并采用成熟的商业优化软件CPLEX进行了算例求解分析，验证了将电熔镁高载能负荷作为调节手段融入系统优化调度中，能够有效消纳受阻风电，提高风电利用率。

研究人员指出，采用该源荷协调双层优化模型，风电弃风率减小了9.7%，风电受限电量减少了一半，风电消纳水平得到显著提高。而且该模型统筹兼顾了源荷协调对风电消纳和经济运行的影响，在保证系统最大化消纳风电的同时，又能使系统的运行成本最小。

本文编自2022年第17期《电工技术学报》，论文标题为“面向风电消纳与电熔镁高载能负荷调控的源荷协调优化策略”。本课题得到国家重点研发计划资助项目的支持。

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