中国新能源弃风弃光原因分析及前景探究

在中国经济步入中高速增长的新常态背景下,弃风、弃光问题日益凸显。梳理了自2004—2014年中国风电、光电发展历程,分区域和省份对中国风电、光电开发现状进行了系统总结。基于国家能源局发布的权威数据,计算了中国重点省份自2011—2015年的平均弃风率和全国的总弃风电量;给出了2015年1—9月中国弃光数据,提出了造成当前中国高弃风、弃光率的5点原因,分析了中国新能源短期和长期发展前景,并给出了在新常态背景下影响中国未来新能源发展的两大因素和需要解决的四大矛盾。     

基于弃新能源惩罚成本的分段函数式计算方法

以火力、风力、光伏发电机组日调度的总发电成本为目标函数的模型中,建立考虑新能源消纳指标的发电系统经济调度模型,在未考虑风力机组和光伏机组建设维护成本的情况下,目标函数为计及阀点效应的火力发电燃料 成本和弃风弃光惩罚成本总和.通过纳入弃新能源分段惩罚系数函数来增大弃新能源惩罚成本,使得惩罚成本的计算更加具体,从而大幅度提高新能源的消纳率.     

对中国新能源消纳问题的分析与建议

近年来,中国新能源消纳矛盾日益突出,2015年弃风弃光电量创历史新高,主要集中在“三北”地区。基于大量调研数据,在分析“三北”地区新能源运行消纳情况的基础上,深入分析新能源消纳困局原因,提出了促进新能源消纳、缓解当前弃风弃光问题的建议。分析表明：加强电网建设是解决新能源消纳的坚实基础,实施热电机组电热解耦是解决新能源消纳的有效手段,完善相关政策是解决新能源消纳的制度保障,市场和计划并重是解决新能源消纳的根本途径。     

计及弃光约束的配电网光伏接纳能力评估

针对配电网光伏接纳能力优化问题,兼顾光伏投资方收益与运营方网损,提出一种计及弃光约束的配电网光伏接纳能力评估方法。首先,以网损最小为目标,将弃光约束引入基于DistFlow方程的评估模型,将问题转化为不同弃光阈值下的二阶锥规划问题;然后,以固定增量迭代增加弃光阈值,计算得到相应弃光阈值下的光伏接入容量和弃光率,依据投资收益与光伏总接入容量及弃光率的差分关系,插值估算出投资利润最大时的光伏总接入容量和弃光率;最后,采用回代策略将估算得到的总接入容量和弃光率作为新约束,代入评估模型,计算各备选节点的接入容量。在改进的IEEE 33节点系统中进行仿真计算,结果表明所提方法确定的光伏接入容量能够较好地平衡投资收益和网损。     

光热电站容量效益评估及影响因素研究

光热发电作为一种清洁能源,配置储热后具有良好的调节性能,近年得到大力发展。依据自身经济性,光热电站往往配备较大的储热装置,能够平移所吸收的光热能,且具有跨日调节能力,使得光热机组有一定替代常规机组带负荷的能力,即容量效益。本文提出一种基于等可靠性的光热电站容量效益评估方法,考虑了调峰方式、储热时长、新能源规模、光热电站规模对光热电站容量效益发挥的影响,采用基于数学优化的生产模拟仿真程序,以周为尺度,计算全年8760 h的系统运行状态,计及了机组启停、水电跨日调节、抽蓄跨日调节、光热电站的跨日调节等因素。最后通过对西北地区实际电网的仿真,验证了所提方法的有效性。     

基于高比例新能源参与的储能系统容量优化研究

“碳达峰、碳中和”发展目标的提出,将助推高比例新能源的规模化发展,势必给电网消纳带来重大负担。提出一种高比例新能源下储能共享模式的双层优化调度模型,量化分析储能的规划容量对新能源弃电率的影响。针对双层优化模型的复杂非线性化特点,利用改进的飞蛾扑火算法（Moth-Flame Optimization,MFO）对目标模型进行优化求解。最后利用修正的IEEE-9节点测试网络来验证所提模型和算法的合理性。     

可再生能源消纳责任权重下的新能源合理弃电率研究

随着电力系统中新能源比例的逐步提升,电力系统调节能力全面趋紧,若要实现新能源的全额消纳,不但要占用大量的调峰资源,降低电力系统的安全性和经济性,还将阻碍电力系统清洁低碳转型的步伐。从全社会综合用电成本的角度出发,结合可再生能源消纳责任权重目标的实现,提出一种综合考虑新能源开发成本和系统消纳成本的新能源合理弃电率计算方法,并通过仿真分析研究各省区目标配额要求下的新能源合理弃电率,系统研究合理弃电率的影响因素,为各地区高比例新能源电力系统规划运行提供参考。     

可再生能源消纳责任权重下的新能源合理弃电率研究

随着电力系统中新能源比例的逐步提升,电力系统调节能力全面趋紧,若要实现新能源的全额消纳,不但要占用大量的调峰资源,降低电力系统的安全性和经济性,还将阻碍电力系统清洁低碳转型的步伐。从全社会综合用电成本的角度出发,结合可再生能源消纳责任权重目标的实现,提出一种综合考虑新能源开发成本和系统消纳成本的新能源合理弃电率计算方法,并通过仿真分析研究各省区目标配额要求下的新能源合理弃电率,系统研究合理弃电率的影响因素,为各地区高比例新能源电力系统规划运行提供参考。     

考虑储能对减小网架约束新能源弃电的影响研究

新能源在高速发展的同时,不可避免会出现弃电问题,利用新能源侧储能可降低弃电率。以某地区电网新能源为研究对象,分析该地区新能源发展和消纳情况,确定弃电的主要原因为网架约束;考虑储能额定功率和电量约束,建立储能模型,并以弃电最小为目标函数建立优化模型;在新能源侧配置不同规模的储能,定量分析储能对降低新能源弃电率的效果。当网架约束问题较为严重时,储能对降低新能源弃电率的作用并不显著,而网架约束问题得到缓解后,配置储能的作用同样不明显;通过计算提出适合新能源侧储能的应用场景,即弃电时段与非弃电时段交替分布的场景适合新能源侧储能的应用。     

新能源发展背景下我国风能产业现状及前景分析

以我国能源利用的现状及新能源发展的背景分析为基点,阐述了利用风能进行发电的优势和不足,同时通过对其他国家促进风能发电措施的研究,对我国风电产业发展的现状和前景进行了重点分析.     

电网新技术应用前景

阐述了电网新技术的产生背景、技术特点及使用条件。结合黑龙江省电网实际情况,对各种电网新技术的优势及今后在电力发展中的应用前景进行了分析。     

高比例新能源电网新能源功率优化分配方法

大规模新能源接入弱交流电网,易发生暂态过电压、锁相同步稳定等问题,为新能源充分利用带来难题。对此,探究了新能源接入系统稳定水平影响因素,利用新能源短路比指标作为系统电压强度的量化评估依据,推导出短路比对新能源发电功率的灵敏度,综合考虑系统平均短路比和最低点短路比灵敏度,构建了新能源短路比综合灵敏度指标,提出一种基于等综合灵敏度准则的新能源发电功率优化分配控制方法。基于该方法对新能源发电功率进行优化控制,实现了在确保系统安全稳定基础上的可再生能源充分利用,最后基于西北某新能源集中送出系统为算例进行分析,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于高比例可再生能源的废矿抽蓄电站优化配置研究

发展以风光能源为代表的绿色清洁能源已经成为大势所趋,与此同时,随着国家深入推进煤炭去产能进程,大量煤矿被废弃,废矿治理研究颇受重视。为此,首先设计了废矿抽蓄电站的基本结构,对废矿抽蓄电站的运行功率和不同运行工况进行数学建模。在此基础上,以降低废矿抽蓄电站投资成本、矿区配电网系统运维成本及弃风弃光和负荷缺电的惩罚成本为目标,构建了废矿抽蓄电站的优化配置模型。通过混合粒子群和模拟退火算法,对优化配置模型进行求解。基于改进的IEEE 14节点配电网系统建立测试案例,对比不同场景下废矿抽蓄装机容量和接入节点对目标函数的影响,对优化配置模型和算法的有效性进行了分析和验证,确定废矿抽蓄电站的装机容量和选址等相关参数。     

高比例风电渗透下考虑长短期储能的源-储-输联合规划优化

目前,世界各国正处于清洁能源转型发展的关键时刻。未来,随着风电比例的增加,以功率调节为主的储能技术将难以满足高比例风电渗透下长时间尺度的系统需求,亟需统筹优化短时功率和长期能量的双重调节。在源-储-输联合规划模型的基础上,考虑长短期储能的相互配合,提出了以系统综合成本最小化为目标的优化模型。结合负荷数据刻画不同风速变化的极端场景,重点对比分析了不同风荷匹配类型下源-储-输的规划结果。算例结果表明,在新型电力系统的发展过程中,所提联合优化模型能提高电网整体的经济效益,对推动“双碳”目标的实现具有重要的意义。     

能源互联网背景下的两阶段风电有功功率控制

能源互联网发展的背景下电网向着与信息系统融合和多电源互联的方向发展。文中提出一种能源互联网背景下的两阶段风电与多能源协调控制优化策略。在日前/日内调度阶段,以平抑波动性为目标给出风场内部的有功分配策略;在实时调度阶段,以优化经济性为目标给出多电源协调调度的调整策略。结合实际系统算例,通过与传统方法比较,说明了控制策略的有效性。     

高比例新能源接入电网光热发电-火电联合调峰优化控制方法

为了解决高比例新能源接入电网调峰能力不足的问题,提出光热发电-火电联合调峰优化控制方法.分析光热发电的可调节特性以及光热发电-火电联合调峰控制的可行性,基于此,提出高比例新能源接入电网光热发电-火电联合调峰优化控制模式;进而提出以系统受阻风光电最小为目标的光热发电-火电联合调峰优化控制方法.算例仿真表明所提优化控制方法可有效提高系统调峰能力以及减少受阻风光电量.     

面向高比例新能源接入的电氢耦合系统设想及分析

高比例新能源接入电力系统,其高随机性与波动性将造成系统“源-荷”结构失衡,且高比例电力电子化将导致传统电力系统以同步发电机和机电动态特性为基础的技术特性发生深刻变化。为此,提出了一种采用“送端绿电离网外送-受端离网制氢-氢燃气并网发电”模式的电氢耦合系统,即在送端将新能源电力汇集接入至与交流电网无电气联系的直流输电网络中,在受端满足电解水制氢直流负荷并通过氢燃气发电方式支撑交流电网,从而将大量新能源消纳和新增“西电东送”需求与送端/受端交流电网解耦。所提电氢耦合系统不仅能改善系统电力电量平衡,促进高比例新能源消纳,还能够保障电力系统的安全可靠运行,可为我国高比例新能源电力系统的演进方向提供参考。     

面向高比例新能源电网短路计算的机电-电磁融合电源模型

为解决新型电力系统计算与分析中传统电源模型难以继续适用的问题,提出一种面向高比例新能源电网短路计算的机电-电磁融合电源模型。一方面,考虑新能源电源通用控制策略作用下的外部输出特性,采用单一压控电流源等效电源侧海量新能源电源的整体输出;另一方面,根据短路电流故障的时间划分尺度,保留传统发电机工频基波意义下的外部输出特性,并采用3个大小不一且衰减速度不同的电压源等效电源侧所有发电机的整体输出。进而采用3个电压源和1个压控电流源并联的形式作为融合电源模型的结构,并采用内点法对融合电源模型参数进行在线辨识。通过短路仿真数据和电网实测故障录波数据验证了融合电源模型的适用性。     

孤网运行下新能源配比与储能配置研究

结合某风光水互补微网,讨论了孤网运行时,不同新能源发电比例对储能容量配置的影响。介绍了储能配置优化方法,建立了数学模型。通过优化仿真实例,分析了不同新能源发电比下使得储能配置容量最小的光电、风电、小水电配置情况,验证了优化方法的可行性。     

储能电站对电网购电特性的影响研究

随着储能电站在电网中的广泛应用,由于储能电站的能量搬迁作用,大规模储能电站对电网购电特性的影响越来越重要。本文采用基于数学优化的生产模拟仿真程序,考虑了机组启停、水电跨周调节、抽蓄跨日调节、光热电站跨日调节,比较了储能电站对减少电网购电量、最大购电功率和新能源弃电的影响。研究分两个部分：（1）研究购电曲线对购电量的影响,确定外购电方式;（2）在确定的购电方式后,分析储能电站对购电特性的影响。西北某实际电网的仿真案例的计算结果表明,相比于直线购电方式,阶梯式购电方式可减少电网外购电量和新能源弃电率,但最大购电功率增加;在阶梯式购电基础上,建设储能电站,可进一步降低电网外购电量、新能源弃电率和最大购电功率,建议采用阶梯式购电方式并建设1200MW储能电站。论文的研究成果可为我国高比例新能源系统电网侧储能电站的建设提供参考。