基于虚拟发电厂理论的双侧调峰多目标协调优化调度

随着大规模新能源并网以及需求侧多样化的灵活性资源接入,电力系统的安全稳定运行正经受着源与荷双重不确定性的考验。为实现广域能源的优化调度,需要对新能源与灵活性资源进行协调控制。基于虚拟发电厂理论,将储能系统、电动汽车、柔性负荷以及分布式新能源等需求侧灵活性资源通过虚拟发电厂方式整合后,同电源侧资源一同接受电网的调度,建立了基于系统调峰指数、电网运行成本以及用户补偿成本的电源侧与需求侧协同调峰的多目标优化模型。该模型能够充分发挥电源侧和需求侧的调峰能力,实现新能源的可靠消纳。仿真分析结果验证了该模型的有效性。     

三管齐下，促进新能源发展--访国家电网公司发展策划部副主任、公司新闻发言人张正陵

世界各国新能源运行消纳的经验表明,在电源侧提高电源灵活性,在负荷侧实施需求管理,在电网侧扩大消纳范围,三管齐下是实现新能源高效利用的重要途径。     

支撑碳中和目标的电力系统源-网-储灵活性资源优化规划

2020年9月,中国提出将努力争取2060年前实现碳中和。大力发展风电、光伏高比例并网的新能源电力系统,是实现碳中和目标的重要途径。由于新能源发电具有波动性和随机性,因此需要提升系统灵活性以保障高比例新能源电力系统的安全、可靠和经济运行。以实现2060年碳中和目标为边界,采用内嵌全年8 760 h全景时序生产模拟的电力规划模型与方法,考虑各类灵活性资源约束,从不同时间和空间尺度统筹优化新能源电源、储能及电网互联容量,为实现碳中和目标提供可行方案。在此基础上,开展系统弃电率、新能源电源装机、储能配置及电网互联容量灵敏度分析,进一步论证模型方法的有效性,并量化分析高比例新能源电力系统源-网-储协同规划的效益。     

关于新型电力系统部分特点的思考

新型电力系统建设是我国电力行业的重大转型,其需求来源于经济社会发展,其实现依赖于电力系统运行机理的改进。从近10年电力系统的发展历程和阶段性目标分析出发,基于“双碳”目标,对新型电力系统的电源构成、特点及运行模式进行逆向推理和分析,进而分析新运行模式下的部分关键技术需求。指出：为了实现“双碳”目标,电力系统电源构成必须进行巨大调整,特别是在2030年之后;在新型电力系统中,发电侧将以新能源为主体,用户侧将出现大量产销者并呈现大量分布自治的形态,能源互联网将成为新型电力系统的基础支撑,电网调度将主要基于市场化机制实现;新型电力系统的建设在电力电量平衡、系统安全、有源配用电网管控、新能源发电和并网、电力交易和调度等方面迫切需要相关创新技术的支撑。     

适应新型电力系统调控的电解铝负荷可控技术分析与应用

随着新型电力系统的构建，“网-源-荷”的协调与控制对保障电网运行安全显得极为重要。新能源占比的不断攀升，以风、光为主体的新能源高占比电网，电源侧的调控能力较常规能源机组大幅降低，电网调控灵活性受到严重影响。然后，与“网-源”协调技术形成的相对规范的运管模式相比，目前电网的“网-荷”协调技术则相对空白，特别是在以电解铝为代表的大容量工业负荷不断增长的情况下，大用户用电特性的稳定性，进一步压缩电网调控的灵活性，加剧电网调控风险，负荷侧参与电网调控技术亟待进一步突破。本文针对新型电力系统构建背景下“网-荷”协调控制需求，结合电解铝负荷不断增长对电网的安全影响，基于电解铝大用户的生产工艺，分析了电解铝用户的负荷可控技术及应用情况，为“网-荷”协调技术的突破、“网-源-荷”协调控制水平的提升以及电网与用户的运行安全的保障，提供具体的技术方案与借鉴。     

利用用户侧资源提升电网规划运行效率的方法

随着清洁能源发展、电网结构演变与用电负荷增长,仅依靠电源侧扩展规划与优化调度将影响电网规划运行效率,亟须挖掘用户侧资源可利用潜力,提升电网规划运行效率。针对用户侧资源利用潜力进行分类评估,提出考虑用户侧资源的电力系统灵活性协调优化规划方法。该方法以全社会综合经济成本最小为目标,决定各类型用户侧资源改造规模、灵活性电源及其配套电网建设容量,能够提升电网规划运行效率。结合某省级电网进行实证分析,结果证明该方法具有可行性和实用价值。     

特约主编寄语

推进以新能源为主导的新型电力系统建设是实现我国“碳中和、碳达峰”目标的关键环节。高渗透率的新能源被广泛接入电网发电侧,尽管为电网提供充裕的电能,却也大幅增加电力系统的平衡调节压力,导致仅依靠电源侧的调节能力难以保障新型电力系统的可靠供应和安全稳定。因此,在新型电力系统建设过程中,亟须挖掘电力需求侧柔性负荷所蕴含的巨大灵活调节潜力,将供需两侧的资源同步纳入电网规划与运行管理,从而充分保障新型电力系统的供电可靠和稳定运行。     

破解消纳难题需多方努力——专访国家电网公司发展策划部副主任、公司新闻发言人 张正陵

正电源、电网、负荷是影响新能源消纳的三个方面因素。在电源环节提高电源灵活性,在电网环节扩大电网范围,在负荷环节实施需求侧响应、增加用电需求,是实现我国新能源高比例消纳的三大重要途径。最近一个时期,新能源消纳问题再次成为能源领域热议的话题。此次人们关注的焦点是"三北"地区的弃风弃光现象。这一现象伴随着我国新能源的发展一直存在,但始     

计及电熔镁负荷与储能联合调峰的电力系统日前-日内联合经济调度方法

随着碳达峰、碳中和目标的推进,新能源并网数量将大规模增加,新能源固有的随机性和波动性使得电网发电侧与需求侧的平衡受到挑战,现有的调度模式不能满足以新能源为主体的电力系统调度需求.为了提高电力系统的调峰能力,提出将需求侧具有代表性的电熔镁负荷纳入调度主体,通过在电熔镁负荷侧配置电池储能装置,与火电机组进行联合优化调度.以...     

大规模新能源电力安全高效利用基础问题

规模化新能源电力的安全高效利用是智能电网建设的核心内容与基本目标。分析了规模化开发利用新能源对电力系统的影响,提出了新能源电力系统的概念与基本特征;分析了当前新能源电力系统面临的重大现实与瓶颈问题;进一步给出了基于电源响应、电网响应和负荷响应的整体解决方案;并在此基础上提炼了中国新能源电力系统亟待解决的3个基础问题,即新能源电力系统时空多尺度动力学特性及建模理论、新能源电力系统多元互补机制及协同调控理论方法、新能源电力设备与系统故障演化机制及安全防御策略。     

促进可再生能源电力接纳的技术与实践

我国已成为可再生能源发电装机规模与发电量最大的国家,可再生能源电力接纳问题日益突出,寻求该问题的解决方案将是"十三五"期间的重大任务。为此,该文从电力系统整体出发,分别从电网侧、发电侧及用户侧,梳理了促进可再生能源电力接纳的技术现状,总结了其技术特征与国内外实践经验,为我国"十三五"期间可再生能源接纳格局的改善提供借鉴。在电网侧,特高压输电技术、柔性直流输电技术、电网智能化技术将为我国可再生能源在更大范围的接纳提供坚强纽带,实现发电侧与用户侧间更为灵活、紧密的联系;在发电侧,常规机组的灵活调节技术、可再生能源的精细预测及主动控制技术、大规模储能技术将推动我国各类电源运行方式的深度转变;在用户侧,可再生能源电力供热、需求侧响应与虚拟电厂等技术将为终端用户主动、柔性地调节自身负荷、更多地使用可再生能源电力提供解决方案。依托特高压输电技术、融入大市场,实现可再生能源最大范围的优化配置,将是适合我国国情的重要选择。     

柔性负荷控制及模型研究综述

随着可再生能源的大规模接入和城市中心高峰负荷逐年增长,系统平衡资源需求激增。在常规电源被大规模替代,发电侧调节能力受限的同时,柔性负荷在电网中占据比例逐渐上升,其响应快、经济性高等运行特性增加了电网的调控手段,对系统的调峰调频、平衡新能源波动以及提供辅助服务等方面有重要作用。重点关注柔性负荷的建模方法,对近年来国内外在柔性负荷的物理模型、响应模型和聚合模型等方面的研究成果进行了综述。并结合国内柔性负荷发展和研究情况,对柔性负荷的控制提出几点设想。     

基于目标机会约束规划的储能容量优化配置模型

针对高比例可再生能源的不确定性给主动配电网的电力平衡与灵活性运行带来的影响,提出了一种基于目标机会约束规划的储能容量配置方法。首先分析了含高比例可再生能源的主动配电网中典型"鸭型净负荷曲线"场景下的电力需求与灵活性需求问题,由此引入目标机会约束规划方法,建立了考虑电力需求裕度、灵活性需求裕度的目标机会约束规划模型以配置储能资源。最后,通过算例验证所提模型的有效性,仿真结果表明,所提储能容量优化配置模型及其协同运行方案能有效解决高比例可再生能源接入下典型"鸭型净负荷曲线"场景中的电力需求以及灵活性需求不足问题。     

华东区域智能电网环境下的负荷调度

阐述了充分挖掘电力需方资源,可以缓解电力供需平衡、促进节能减排、扩大可再生能源的接入。指出传统的需求侧管理、需求侧竞价和有序用电在一定程度上有效利用了负荷侧资源。介绍了负荷调度的理论与实践,从系统运行角度出发,在智能电网技术的支持下,通过负荷调度将负荷侧资源常态化地纳入电力系统的调度运行,实现充分考虑需方资源的电力系统综合优化调度,提出华东区域智能电网环境下的负荷调度设想。     

考虑源网荷储效益提升的电力现货市场出清优化模型研究

随着我国在“双碳”目标背景下电力现货市场的发展,以风电、光伏等代表的可再生能源将参与到现货市场出清,由于可再生能源的波动性和不确定性,需要通过需求侧响应和储能间的协调,在保证电网调节灵活性的前提下实现市场多主体效益提升,因此开展考虑源网荷储效益提升的电力现货市场出清优化策略研究。考虑参与日前出清阶段各方的效益,将电网不同峰谷差的调节需求纳入到竞价过程中,提出考虑源、网、荷、储收益分配的现货交易体系;为保证系统低碳运行,考虑供能侧的碳排放权交易,建立基于供能侧、储能侧,电网侧、需求侧多方效益协调的电力现货市场出清优化模型,通过算例仿真分析验证所提模型的有效性和优越性。     

针对电网负荷突变的可再生能源系统并网算法研究

RPS（可再生能源系统）的推广需要考虑特定电网的供求量、气象及地理特性,以预测合理的RPS容量及最优经济配比,从而达到建设成本的最优.一种合理的并网算法,能够保证RPC 与负荷需求的供需平衡,同时保障电网的电压水平.利用一个模拟电网模型,基于潮流算法设计了一种电网负荷突变的RPS并网稳定算法,以确保电网内负荷突变与RPS的供需平衡及电能质量.     

考虑源荷碳责任分摊的新型电力系统多级灵活性资源规划

为满足新型电力系统的灵活性需求与低碳化目标,提出一种计及源荷双侧碳排放责任的多级灵活性资源规划方法。上层模型投资决策风电、光伏、灵活性资源的配置容量和煤电超低排放改造比例;下层优化运行模型基于典型日灵活性需求多级分解结果,调用资源灵活性供给能力,实现系统多级灵活性供需平衡,并基于碳排放流理论提出源荷碳责任因子,将碳排放责任分摊至包含新能源在内的源荷双侧。最后,对改进的IEEE RTS-24节点系统进行算例分析,结果表明所提规划模型可以引导传统燃煤型电网主动向新能源主导型电网转变,并实现系统多级灵活性供需平衡与源荷双侧碳责任的合理分摊。     

含高渗透可再生能源的配电网灵活性供需协同规划

高渗透率可再生能源并网加剧了配电网运行的波动性和不确定性。为提高配电网灵活性和抗干扰能力,提出了含高渗透率可再生能源的配电网灵活性供需协同规划方法。根据系统运行灵活性供需关系,定义灵活性评价指标。进而提出配电网灵活性供需协同规划策略,建立考虑季节特性的配电网灵活性资源双层优化配置模型。上层以投资成本和灵活性不足率最小为目标,制定灵活性资源配置方案。下层考虑需求侧对季节性电价激励的响应程度进行有功-无功联合优化,实现对配电网日内多场景时序运行的最优调度。为求解该双层混合整数非线性规划模型,采用二阶锥松弛对潮流方程进行凸优化,进而利用KKT条件将双层模型转化为单层混合整数二阶锥规划模型进行求解。算例仿真结果表明,该方法有效提升了配电网运行灵活性和稳定性,为分布式可再生能源规模化并网等相关工程提供决策参考。     

考虑灵活性与经济性的可再生能源电力系统源网联合规划

传统经济性规划方法无法反映电力系统灵活性,难以满足高比例可再生能源电力系统的规划需求,为此,提出一种考虑灵活性与经济性的多目标源网联合规划方法。分析源荷两侧的灵活性需求,并从功率平衡与功率传输两方面实现电源灵活性与电网灵活性的定量评估。在此基础上,综合考虑电源、线路2种灵活性资源,建立兼顾灵活性和经济性的电力系统双层联合规划模型：上层是规划方案的多目标优化决策,实现源网灵活性和经济性的协同优化;下层是多场景运行模拟,对规划方案的灵活性与经济性进行定量评价。IEEE RTS-24节点系统与IEEE 118节点系统的算例结果表明,所提规划方法能够有效响应并平复可再生能源电源与负荷的不确定性功率波动,提高系统的灵活性以及对可再生能源的消纳能力。     

计及灵活性承载度的电网评估与扩展规划方法

灵活性评估与规划已成为含高比例可再生能源电力系统运行的核心和关键。现有灵活性研究主要集中于灵活性供需匹配层面,忽略了电网线路传输承载能力对灵活性供需传输的影响。鉴于此,首先,分析线路层面的灵活性供需传输过程,建立电力系统灵活性供需传输模型。然后,提出灵活性承载度概念及度量指标。在此基础上,提出计及灵活性承载度的供需平衡评估方法,可阐明电网灵活性缺额成因,辨识系统薄弱环节。最后,提出基于灵活性评估的输电网两阶段扩展规划方法,并利用Garver-18节点系统验证有效性与合理性。算例表明:一方面,灵活性承载度指标可量化电网对灵活性供需的传输承载能力,更加符合电力系统实际;另一方面,所提规划方法可挖掘线路输送潜力,扩展线路灵活运行空间,有效提升电力系统灵活性。