“高比例可再生能源并网”专栏征稿启事

<正>大力发展可再生能源,实现能源生产的清洁化转型,是能源可持续发展的重要途径。近十年来,我国可再生能源发展迅猛,目前已经成为世界上风电和光伏装机容量最大的国家。2030—2050年,我国可再生能源的发电量占比达30%以上,"高比例可再生能源并网"将成为未来电力系统的重要特征。由此必须研究高比例可再生能源并网对电力系统形态演化的影响机理、源-荷强不确定性约束下输配电网规划、源-网-荷高度电力电子化条件下电力系统多时间尺度耦合的稳定机理、交直流混联电网的优化运行等一系列问题。     

含高比例可再生能源的交直流混联电网规划技术研究综述

为了解决含高比例可再生能源的交直流混联电网供电问题,提出了电网规划的研究框架。首先总结了含高比例可再生能源的交直流混联电网的结构形态特性,围绕多重不确定性和电力电子化两个关键驱动因素,指出了系统规划在场景提取、规划建模、优化策略和运行模拟等方面面临的新挑战。从五个方面评述了国内外研究成果,包括源网荷储协同规划建模、不确定性场景构建、复杂交直流网架优化、换流设备配置优化以及潮流分析。最后,结合交直流混联电网在能源市场交易中的优势,展望了电网规划研究中的关键研究点。     

特约主编寄语

正随着可再生能源的快速发展,特别是以风电和光伏发电为代表的大规模可再生能源的开发和利用、以及以远距离传输可再生能源到负荷中心为主要目的的直流输电通道建设和投运,电力系统已呈现高比例可再生能源接入交直流混联电网的特征和发展趋势。高比例可再生能源、交直流混联电网与多类型负荷的协同优化运行已成为电力系统实际生产运行和工业界、学术界普遍关注的热点问题,具备重要的理论研究和工程实用价值。     

高比例可再生能源电力系统的关键科学问题与理论研究框架

大力发展可再生能源是应对能源危机和环境问题的重要手段,高比例可再生能源并网将成为未来电力系统的基本特征。文中从高比例可再生能源接入带来的强不确定性和高度电力电子化带来的稳定机理变化两个方面,分析了高比例可再生能源电力系统面临的关键科学问题。在此基础上,从中国未来电力系统结构形态分析与电力预测、含高比例可再生能源的输电系统规划、含高渗透率可再生能源的配电系统规划、电力电子化电力系统稳定性分析、含高比例可再生能源交直流混联系统的优化运行等5个方面,提出了高比例可再生能源电力系统的研究框架,重点阐述了这5个方面的相互关系。最后,对未来高比例可再生能源电力系统的研究进行了总结和展望。     

高比例可再生能源接入的输电网结构适应性指标及评估方法

高比例可再生能源并网和交直流混联电网是未来电力系统发展的基本特征,评估不同输电网结构特别是交直流混联电网结构对源—荷双重波动的适应性,将为未来电力系统经济、安全、可靠、灵活运行奠定基础,但适应性评估难于量化且亟待一套新背景下的评价体系。首先,在分析未来高比例可再生能源接入下输电网基本结构特征的基础上给出了输电网结构适应性的定义;然后,提出一套概率化的输电网结构适应性评价指标体系,并基于蒙特卡洛模拟算法和最优经济模型提出一种实用化的适应性指标计算方法;最后,以IEEE 30节点系统作为基础网架,分别对纯交流和交直流混联电网结构适应性做出评价,同时定量研究了不同因素对结构适应性指标的影响及变化规律。算例证明适应性指标能够有效反映不同输电网结构在高比例可再生能源接入下多方面的适应能力。     

特约主编寄语

正能源转型与结构调整催生了中国电力行业的重大变革,高比例可再生能源发电、规模化直流输电以及电气化高效用电的快速发展给电力系统带来了源—荷侧的高度双重不确定性和源—网—荷侧电力电子化的两大基本挑战。本专辑是《电力系统自动化》编辑部结合业界研究动态策划推出的"高比例可再生能源电力系统"系列专辑的第五辑,面向高比例可再生能源并网及系统安全高效运行的重大科学问题,侧重关注含高比例可再生能源电力系统的预测规划、调度运行与稳定控制。我们非常荣幸地受邀担任该系列专辑第五辑的特约     

“高比例可再生能源并网”专栏征稿启事

<正>大力发展可再生能源,实现能源生产的清洁化转型,是能源可持续发展的重要途径。近十年来,我国可再生能源发展迅猛,目前已经成为世界上风电和光伏装机容量最大的国家。2030—2050年,我国可再生能源的发电量占比达30%以上,"高比例可再生能源并网"将成为未来电力系统的重要特征。由此必须研究高比例可再生能源并网对电力系统形态演化的影响机理、源-荷强不确定性约束下输配电网规划、源-网-荷高度电力电子化条件下电力系统多时间尺度耦合的稳定机理、交直流     

基于系统灵活性的日前高比例可再生能源消纳分析

可再生能源的并网容量逐年扩大,高比例可再生能源接入系统后将对电力系统的运行稳定性带来挑战,故应研究高比例可再生能源并网后的优化调度方法。首先分析了系统的灵活性资源调用成本,其次构建了考虑灵活性资源响应的可再生能源消纳动态优化调度模型,并采用动态最优潮流算法求解,通过考虑源-网-荷-储等多种灵活性资源,研究高比例可再生能源并网后的系统调度运行情况。最后,通过IEEE 39 节点系统对提出的优化调度方法进行了验证和测算。算例结果表明通过电力系统中的灵活性资源响应,可以提高可再生能源的消纳电量,并降低系统的失负荷风险,提高电力系统的安全运行水平。     

考虑高比例可再生能源的交直流输电网规划挑战与展望

未来高比例可再生能源的时空分布特性将给电力系统规划带来前所未有的挑战,电力系统基本形态与运行特性将发生根本性变化。文中在调研国内外研究现状的基础上,阐述了高比例可再生能源并网的输电网规划面临的科学问题,分别从网源协同规划、输电网柔性规划、与配电网协同的输电网规划、输电规划方案综合评价与决策方法四个方面,提出了考虑高比例可再生能源并网的输电网规划的研究思路与框架。最后,对未来高比例可再生能源并网的输电网规划进行了展望与总结。     

“高比例可再生能源并网”专栏征稿启事

<正>大力发展可再生能源,实现能源生产的清洁化转型,是能源可持续发展的重要途径。近十年来,我国可再生能源发展迅猛,目前已经成为世界上风电和光伏装机容量最大的国家。2030~2050年,我国可再生能源的发电量占比达30%以上,"高比例可再生能源并网"将成为未来电力系统的重要特征。由此必须研究高比例可再生能源并网对电力系统形态演化的影响机理、源-荷强不确定性约束下输配电网规划、源-网-荷高度电力电子化条件下电力系统多时间尺度耦合的稳定机理、交直流     

高比例新能源交直流混合配电网优化运行与安全分析研究综述

高比例间歇式清洁能源的接入实现了能源利用率的提高和碳排放的减少,但其出力的不确定性为交直流混合配电网的安全运行带来了挑战.同时,高效调度泛在灵活性资源可以促进风光资源的消纳,实现交直流混合配电网的安全经济运行.鉴于此,对高比例新能源交直流混合配电网优化运行与安全分析研究进行了综述.首先介绍了交直流混合配电网潮流模型及运行约束,包括非线性模型、线性化模型和凸松弛模型;其次阐述了交直流混合配电网优化调度研究,包括随机优化方法、两阶段/多阶段随机优化模型和灵活性运行;接着对交直流混合配电网进行了N-1安全分析和可靠性评估,构建了安全域模型;最后展望了未来交直流混合配电网安全分析与优化调度可研究的方向.     

基于鲁棒优化的交直流混合配电网供电能力评估

提出了一种适用于高比例可再生能源接入的中压交直流混合配电网供电能力评估方法。针对可再生能源出力的随机波动性,基于鲁棒优化思想构建了供电能力评估模型;针对运行安全被破坏的情况,提出了以配电网运行风险最小为目标、以交直流换流器等为调控对象的优化控制策略,充分挖掘系统的供电潜力。算例结果表明所提方法能够合理评估不确定环境下交直流混合配电网的供电能力,为配电网的安全运行提供参考。     

交直流混合微电网源储协同优化配置

为提高交直流混合微电网运行效益,需要为分布式电源配置储能系统,以提高微电网对可再生电源的接纳能力。本文以交直流混合微电网为研究对象,提出电源与储能相协同的混合整数优化模型,以确定电源与储能的最优配置。以电源与储能投资成本以及涵盖发电成本与购售电费用的运行成本最小为目标,协同考虑电源与储能的时序动态特性,并计及交直流联络线功率传输损耗。基于Benders分解算法求解混合整数优化模型。算例分析表明,源储协同优化配置方案能够有效提高交直流混合微电网投资运行经济性,验证了本文所提模型的有效性。     

基于一致性耦合关联的交直流混合配电网协调能量管控

交直流混合配电网是未来电网的一个重要形态,其能量管控研究具有重要意义。对多源并入的交直流混合配电网搭建局部和区域双层调度模型,提出交直流混合配电网的分布式调度优化策略。在局部调度层,考虑可再生分布式能源和储能设备联合出力,保证对负荷的平稳供给,并将优化调度结果上传给区域调度层;在区域调度层,对交流区域和直流区域各自进行独立优化,充分考虑各区域的自主运行特性,同时满足交直流混合配电网的运行约束条件,并提出基于一致性理论的分布式能量管控方法,获得最优可行解。算例结果验证了所提策略的有效性。     

基于广义下垂控制的电力电子变压器运行策略优化组合

针对多台电力电子变压器构成的交直流混合系统中,电力电子变压器端口运行模式复杂,组合多样的问题,提出了一种基于广义交直流下垂控制的电力电子变压器运行策略优化组合方法,在保证系统安全运行的同时保证可再生能源的充分消纳。广义交直流下垂控制可通过控制系数的调整来近似端口运行模式的切换,避免了在非线性规划模型中引入整数变量,有效降低了模型的复杂度。在此基础上,建立了考虑可再生能源不确定性的电力电子变压器运行策略鲁棒组合优化模型,并进一步采用双层优化方法对所提模型进行求解,算例仿真结果证明了该方法的有效性与可行性。     

考虑环境因素的多能源系统交直流混合供能优化策略

有效提高能源利用率、促进新能源消纳以及减少环境污染成本是当下发电用电企业十分关注的问题。提出并建立了一种多能源系统交直流混合并网供能优化模型,实现了电能的交直流柔性变换与多能源的综合利用。综合分析了能源局域网内交直流系统供电特性,结合供热系统供热特性、储能装置的充放特性以及煤炭的全生命周期,考虑功率平衡约束、各装置运行约束以及环境成本约束。利用GAMS优化软件求得调度周期内,传统交流并网模型和所搭建模型各系统的最佳出力及总运行成本,将两者的运行结果从供电供热等方面比较,验证了所述模型在减少运行成本、降低有害气体排放量以及削减煤耗量方面的优势。     

基于柔性多状态开关的混合配电网能量管理策略与控制方法

基于柔性多状态开关(SOP)的交直流混合配电网能量管理控制方法是保证其高效、可靠、灵活和可控性的关键技术挑战.为了减少SOP非必要交换功率,并最大限度地利用可再生能源,提出了一种新的能量管理策略.该策略优先考虑可再生能源输出功率的使用,并辅以交直流子网储能的相互支持.交直流混合配电网并网运行划分为20种运行模式.基于能量管理目标生成了不同运行模式下交直流子网储能单元参考指令.针对传统交直流母线并联变换器的下垂控制电压压降和环流问题,提出了交流母线电压压降补偿方法和环流抑制方法.最后,通过仿真软件建立了基于SOP互联的交直流混合配电网仿真平台,仿真结果验证了该平台的可行性和有效性.     

提高关键负荷供电可靠性的交直流微网分布式能量优化管理策略

交直流混合微电网具有较高的灵活性和可控性,能够为多种类型的分布式电源提供并网接口。然而,交直流微网中可再生能源占比较高,容易出现出力波动或出力不足等现象,难以保障关键负荷可靠供电;此外,交直流微网中分布式电源可能从属于不同运营主体,相互之间缺乏有效的信息交换,集中式管控较为困难。为此,提出提高关键负荷供电可靠性的交直流微网分布式能量优化管理策略,构建了微网分布式能量优化管理架构,建立以考虑微网负荷优先级的供电可靠性为优化目标、考虑各设备运行约束的能量优化管理模型,提出基于分布式模型预测控制的能量优化管理策略,并通过分布式次梯度算法求解。多个场景下的仿真分析表明,所提方法不仅可平抑可再生能源波动对负荷供电的影响、保障关键负荷的供电可靠性,还能有效保护微网设备隐私信息、满足交直流微网多运营主体环境下的负荷供电可靠性需求。