高比例可再生能源电力系统的协同优化运行技术展望

近年来,随着风力发电和太阳能发电的大规模快速发展,以及交流、直流输电线路的不断建设,中国电力系统呈现高比例可再生能源和交直流混联电网两大重要特征和趋势。在分析国内外研究现状及存在问题的基础上,文中从源—荷双重不确定性的交直流混联系统态势感知、考虑宽频带稳定约束的大规模可再生能源集群并网协调控制、高渗透率可再生能源配电系统源—网—荷交互的灵活重构与协同运行、高比例可再生能源并网的交直流混联系统多尺度运行优化与决策等四个方面,提出了含高比例可再生能源电力系统协同优化运行方面亟待研究的关键技术内容,构思了研究方案,并对其难点问题与挑战进行了展望。     

“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。     

“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     

特约主编寄语北大核心

在能源革命和新一轮电力体制改革浪潮下,电力系统正经历一场巨大的变革,这包括可再生能源的高比例并网、电力电子技术在源一网一荷侧逐步渗透、信息系统与电力系统深度融合,新材料技术的发展催生新技术变革,等等。安全、清洁和高效成为电力系统发展的主题。     

“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     

考虑可再生能源消纳效益的电力系统“源—荷—储”协调互动优化调度策略

为了提升可再生能源消纳率,降低电力系统运行成本,考虑以“源—荷—储”协调互动作为提升系统运行经济性与消纳可再生能源的手段。将常规机组、储能装置与负荷侧调度资源同时进行优化调度,综合考虑系统常规机组运行成本、负荷侧调度成本和可再生能源消纳效益,建立了基于“源—荷—储”协调互动的电力系统优化调度模型。根据决策变量的不同特性,提出了一种两级优化方法。第一阶段采用离散粒子群算法优化常规机组启停成本、弃风弃光成本和负荷调度成本;第二阶段采用双层连续粒子群算法优化常规机组燃料成本。通过算例仿真验证了该优化调度模型的有效性。     

新能源为主体电力系统的需求侧资源利用关键技术及展望

能源转型背景下的电力清洁低碳化将推动传统电力系统向以新能源为主体的新型电力系统发展.新型电力系统中的电力供应保障和安全稳定运行能力将受到高比例新能源的极大挑战,传统电力系统运行模式下单靠电源侧资源已无法满足安全稳定且经济高效的电力供应要求,必须充分挖掘需求侧资源的潜力,由"源随荷动"向"源荷互动"转变.文中首先阐述了新型电力系统面临的电力安全可靠经济供应新形势,其次研究分析了国内外需求侧资源利用实践,在此基础上,提出了面向新型电力系统的需求侧资源利用关键技术,并从资源开发重点、运行管理、市场机制、政策措施、商业模式5个方面对中国新型电力系统需求侧资源利用进行了展望.     

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。     

特约主编寄语

正大力发展风电、太阳能等可再生能源,实现可再生能源逐步替代传统化石能源,是中国乃至全球实现能源与经济可持续发展的重大需求,也是未来电力系统的重要特征。高比例可再生能源的接入,将导致电力系统运行方式发生巨大改变,电力系统规划和运行机制亟待重新构建。因此,我们需要高瞻远瞩,未雨绸缪,通过理论和实践的创新,解决当前甚至未来相当长时间内电力系统所面临的问题。2016年,国家首批重点研发计划"智能电网技术与装备"中,就高比例可再生能源电力系统的规划与运     

高比例可再生能源电力系统关键技术及发展挑战

高比例可再生能源并网将改变电力系统的形态,为电力系统稳定控制、调度运行和规划决策等领域带来重大变革.文中基于不同可再生能源渗透率水平下系统的发展特点,将未来电力系统迈向高比例可再生能源的过程分为三大阶段并总结了各个阶段的特征.结合这一领域的研究成果,全面解析了高比例可再生能源电力系统发展过程中将出现的挑战,分析了电力系统消纳高比例可再生能源的一系列技术解决方案,对各项技术的基本原理、经济成本与发展前景进行了分析和比较.研究表明,高比例可再生能源并网将面临一系列技术挑战,而每项关键技术仅能解决其中一部分问题.这些技术在未来高比例可再生能源电力系统中的应用不仅取决于其技术有效性,还取决于其经济性以及与其他技术的互补性.中国未来实现高比例可再生能源电力系统的形态与发展路径取决于各项关键技术的相对发展步伐及其耦合影响.     

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。     

高比例可再生能源电力系统调峰问题综述

随着可再生能源在电力系统中所占的比例日益提高,电力系统的电源结构发生了巨大变化,可再生能源的高渗透性、出力的随机性和不确定性,使得电源侧、负荷侧对电力系统调峰资源需求问题逐渐凸显。首先,总结可再生能源时序发电特性和空间分布特性,对高比例可再生能源电力系统的调峰问题进行了说明。然后,对多种调峰储能类型的配备、特点、发展趋势等研究成果进行总结与归纳,对需求侧参与电力系统调峰方式进行归纳总结,包括需求响应建设、发展电力市场和辅助调峰服务市场以及增强电力传输能力。最后,对未来高比例可再生能源电力系统调峰问题研究前景进行了讨论与展望。     

高比例可再生能源电力系统调峰问题综述

随着可再生能源在电力系统中所占的比例日益提高,电力系统的电源结构发生了巨大变化,可再生能源的高渗透性、出力的随机性和不确定性,使得电源侧、负荷侧对电力系统调峰资源需求问题逐渐凸显。首先,总结可再生能源时序发电特性和空间分布特性,对高比例可再生能源电力系统的调峰问题进行了说明。然后,对多种调峰储能类型的配备、特点、发展趋势等研究成果进行总结与归纳,对需求侧参与电力系统调峰方式进行归纳总结,包括需求响应建设、发展电力市场和辅助调峰服务市场以及增强电力传输能力。最后,对未来高比例可再生能源电力系统调峰问题研究前景进行了讨论与展望。     

“高比例可再生能源电力系统规划与运行”专题征稿启事

正近十年来,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。高比例可再生能源并网将成为未来电力系统的重要挑战。高比例可再生能源并网的背景下,电力系统将形成怎样的形态?电力系统应当怎样规划与运行?电力系统稳定性将面临怎样的挑战?这是电力系统亟需解决     

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。     

电池储能技术发展现状

全球能源转型正在积极推进,随着可再生能源发电规模的不断增大,电力系统输送消纳可再生能源压力迅速加剧。储能技术的"能量时空转移功能"可以有效调节电力系统的供需平衡,支撑源网荷侧深度变革。电池储能技术配置灵活,综合特性优异,可在电力系统电源侧、电网侧、用户侧承担不同的角色,发挥不同作用。以电池储能技术为切入点,为更好地理解电池储能技术,重点从技术水平、市场应用、问题与挑战及未来发展趋势等方面对电池储能技术进行了剖析。     

含高比例可再生能源的电力系统运行可靠性解析评估方法综述

随着“双碳”目标的推进，高比例可再生能源广泛接入，电力系统呈现出不确定性因素多、源荷变化快、多重随机性强等特点，给电网的安全稳定运行带来了新的挑战。解析法是最常用的运行可靠性评估方法之一，具有数学模型清晰、计算效率稳定、枚举状态关系明确等优势，有助于保障电力能源的安全可靠供应。从电力系统运行可靠性的概念和评估流程出发，归纳亟待解决的问题。在此基础上，从可靠性评估效率提升、考虑极端灾害的不确定性建模和序贯解析评估3个方面归纳了现有研究成果及其存在的不足。最后，展望了含高比例可再生能源的电力系统运行可靠性解析评估方法的未来研究方向。     

基于鲁棒多目标优化模型的可再生能源消纳分析

电力系统中接入高比例可再生能源后,间歇式电源的出力波动性将给电力系统的安全稳定运行带来挑战,亟需研究应对高比例可再生能源出力波动的电力系统优化调度方法。首先分析了"源-网-荷-储"等灵活性资源的调用成本以及常规火电机组的使用对环境的影响,结合两者构建鲁棒多目标优化调度模型,从而实现对间歇式电源出力波动性的抑制。进而引入保守度调节因子确定不同的计算场景,然后采用NSGA-II算法进行求解。最后,采用上饶地区实际网络对所提的优化调度方法进行测算,验证了所提模型和方法的可行性和有效性。     

计及“源-网-荷”成本效益的可再生能源渗透率影响量化分析

随着全球资源与环境问题的日益突出,推进可再生能源发展是解决需求增长与环保矛盾的主要途径。由于可再生能源的随机波动性,其对电网可靠性和安全稳定性会产生重要影响。为此,首先梳理了可再生能源渗透率对"源-网-荷"三侧的影响;其次分别对三侧的各个方面进行成本效益量化分析;基于此,提出合理可再生能源渗透率的确定方法;并通过关键因素敏感性分析,结合国内电力系统建设环境和需求,提出了提高可再生能源渗透率的有效措施,为电力规划提供参考。     

特约主编寄语

新型电力系统是电力行业推进“双碳”目标的重要物质基础,也是构建我国清洁低碳、安全高效能源体系的关键环节。在新型电力系统构建过程中,高渗透率的可再生能源和高比例的电力电子设备的广泛接入在扰动失稳和低频/次同步振荡等方面对电网运行的安全造成了极大的不确定性。增强电力系统的安全稳定运行是传统电力系统向新型电力系统过渡阶段的重大技术挑战,也是提升高比例新能源并网消纳的关键基础。