新能源对电网调峰特性影响定量评估及应用

随着风电、光伏新能源装机容量和占比的不断提升，中国电网所面临的新能源全额消纳和电网调峰矛盾日益严峻。针对新能源对电网调峰特性影响问题，文中提出了一种新能源对电网调峰能力影响的量化指标；基于历史运行数据，首先分析提取新能源对电网净负荷曲线特征的影响特征，然后从新能源对负荷低谷值、峰谷差影响的角度提出了量化评估指标；最后，结合某省级电网运行数据，对新能源对电网调峰能力影响进行了评估分析，并利用所提指标研究了该省电网2021年的新能源消纳形势，结果表明，所提评估指标为中国大规模新能源接入后电网调峰研究工作提供了一条可行思路。     

面向新能源消纳的调峰辅助服务市场双边交易机制与模型

高比例新能源接入对我国电网的调峰能力提出了更高要求,发展调峰辅助服务市场将成为促进新能源消纳利用的重要手段。梳理了我国现行调峰辅助服务的市场规则与交易流程,建立了基于火电机组单边报价的市场交易模型,该模型以火电调峰资源的调用成本最小化为目标,并考虑分时功率平衡、新能源弃电、火电爬坡等电网技术约束。为了充分发挥新能源机组的市场主体作用,设计了新能源与火电双边参与报价的市场机制及实施模式。并提出了以综合效益最大化为优化目标的双边交易模型,给出了不同市场主体效益评估方法。在实际算例中,分析单/双边交易机制下调峰市场交易结果、弃风弃光情况和不同主体收益,验证了模型的有效性。     

京津唐电网供热机组冬季调峰能力分析

由于供热机组占总装机的比例不断提高,以及风电等新能源发电的大规模并网,冬季供暖期的电网调峰问题突显.特别是对于京津唐电网这样城市负荷特性明显的电网,研究如何合理安排供热机组参与调峰,对于提高电网调峰能力具有重要的现实意义.本文根据实际调度运行经验,探索性提出适合京津唐电网的供热机组冬季调峰能力评估方法,对供热机组实际运行情况进行了对比分析,探讨了电力调度机构进一步加强供热机组管理的方向.分析结果表明,该方法可有效提升京津唐电网调峰能力,促进电网调度精益化发展.     

规模化新能源接入下受端电网调峰方式综合评估研究

规模化新能源接入下受端电网调峰问题逐渐暴露,有必要对其调峰手段和效果进行综合评估研究.为此提出了规模化新能源接入下受端电网多种调峰方式组合的综合评估方法.首先根据风电、光伏场站实际数据,采用截断通用分布模型拟合新能源出力;接着建立了受端电网调峰方式以及调峰能力评估指标体系,提出了多种调峰组合方式参与调峰的能力评估模型,运用随机规划和启发式算法对模型进行求解;最后采用客观熵权法对各种调峰组合方式进行综合评估,得到不同新能源渗透率场景下的最优调峰组合策略建议.以IEEE 57节点系统为例,验证了所提方法的有效性和实用性.     

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.     

含虚拟储能的新能源高渗透电网深度调峰备用决策模型

随着西北新能源并网容量的快速增长,新能源消纳需求与反调峰特性的矛盾成为电网运行面临的严峻挑战,但电力运行的逐步市场化也为新能源消纳提供了新途径。基于此提出新能源高渗电网中虚拟储能、深度调峰共同参与备用的市场决策模型。首先,考虑新能源的波动性,构建引入不确定度的新能源备用模型;针对用户侧资源的价格敏感性,构建基于“虚拟储能”的“充放电”能力的备用模型;其次,基于火电机组深度调峰技术确定不同调峰深度的补偿机制,构建火电深度调峰参与备用的模型;最后,以新能源消纳为核心,系统调峰备用成本最小为目标,构建虚拟储能、火电深度调峰共同参与的备用决策模型。算例结果验证了所提决策模型对保证系统调峰备用容量的有效性。     

考虑稳态和动态有功平衡约束的新能源消纳综合评估方法

随着新能源占比的增大,电网调峰能力和频率稳定问题已成为新能源消纳的主要制约因素,提出一种考虑调峰、频率稳定以及机组调节性能等稳态、动态平衡条件约束下的新能源消纳能力综合评估方法。考虑联络线调峰,计算电网的新能源渗透率。通过应力和寿命之间的关系计算出机组频繁调节下的寿命损耗,分析对新能源接纳能力的影响。并把频率稳定作为重要约束条件,分析不同类型扰动例如一般扰动和严重故障限制下的新能源消纳水平。分析结果揭示了不同因素下的交互制约关系,提高了评估新能源消纳能力的系统性和适应性,并给出了相关建议。     

大规模新能源接入后系统调峰能力与 常规电源开机方式关系研究

近年来,风、光电等新能源发展迅速,而相配套的水、火电等常规能源发展速度放缓,且在电网并网电源结构中,所占比例呈逐年下降趋势。以某电网为例,从风电反调峰出现概率、风电对电网负荷波动的实时贡献率指标以及光电的出力特性等几方面分析大规模新能源系统接入电网后对系统调峰产生的影响。并对该电网水、火电等常规电源的现有开机方式与系统调峰之间的关系进行了研究。在此基础上核算出该电网的调峰能力以及能够接纳风、光电等新能源的规模。     

全球能源互联背景下山东电网调峰策略分析

全球能源互联背景下,新能源的快速发展使得山东电网调峰压力逐渐增大。对各种调峰手段做详细的技术经济比较,并结合山东电网实际,提出了山东电网调峰策略。最后,对核电机组是否参与电网调峰做敏感性分析。分析结果对提高山东电网调峰能力及运行经济性具有较为重要的意义。     

第三方独立主体参与华北电力调峰市场规则设计与实践

华北地区火电机组因供热调峰能力受限,且利于调峰的水电机组占比小,随着新能源装机不断增长,电网调峰问题日益突出。负荷侧资源中电动汽车、分布式储能、电采暖等设备具有充用电功率和时间可调节的特性,参与电网优化控制的空间大。结合华北电网结构特点和负荷特性,设计了第三方独立主体参与华北电力调峰辅助服务市场规则,提出了负荷侧资源参与省网调峰市场申报、出清、结算和分摊的原则与方法,对负荷侧资源参与省间调峰市场进行了有益思考。第三方独立主体参与京津唐电网调峰市场试点运行表明,负荷侧资源在市场机制引导下初步改变了"反调峰"特性,有效提高了电网调峰能力,促进了新能源消纳。     

计及新能源随机特性的电网深度调峰多目标策略

在规模化新能源并网消纳趋势下,电网新能源的出力随机特性和系统调峰裕度亟需兼顾研究。首先根据非参数估计理论对新能源出力的随机特性进行处理。其次基于火电调峰机组的深度调峰过程对机组的运行费用进行分析建模。接着构建综合考虑电网深度调峰运行经济性和调峰灵活性的多目标优化调度模型,提出考虑新能源出力随机特性的多目标电网深度调峰运行优化调度策略。最后基于多目标求解方法分别以10台火电机组电力系统和某地区实际电网运行数据进行仿真计算,分析该多目标调度策略的有效性。     

电池储能系统用于风电功率部分“削峰填谷”控制及容量配置

为缩减风电输出功率小时级的峰谷差,减小风电功率间歇性、波动性对规模化风电并网带来的不利影响,基于风电功率短期预测技术的小时级风电功率输出指令,提出风电功率部分“削峰填谷”控制策略,利用电池储能系统（battery energy storage system,BESS）缩减小时级尺度的风电功率峰谷差,并在各时间窗口内将风储合成出力的风电功率波动限制在一定的带宽范围以内;提出基于正态分布的储能功率计算方法,基于电池储能系统优化控制策略,分析电池储能系统实现部分“削峰填谷”控制策略与储能容量之间的关系。仿真实验结果验证该控制策略下储能容量配置的正确性与可行性。     

区外来电对高受电比例受端电网辅助服务的影响

近年来,特高压工程大量建成投运,使得受端电网受电比例大幅增长。为了保证大电网运行的可靠性和调峰性,辅助服务在高受电比例的受端电网显得尤为重要。针对受端电网的辅助服务,分析探讨区外来电特性对受端电网调峰、备用的影响。在优化后调峰需求、备用需求中,将区外来电等效成三段式出力,利用多特性机组组合模型,仿真区外来电对本地机组的影响。经过仿真可以得出,相同来电容量的区外来电,火电对受端电网调峰能力影响较大、备用较小,水电由于其丰水期满发出力对低谷期备用需求影响最大,风电由于其反调峰特性对调峰影响最大,其不确定性和低谷高出力对低谷备用影响很大。     

基于调峰能力为约束的阿勒泰地区风电接纳能力研究

随着风电接入电网的规模不断增加,在某些时段风电给电网调峰带来负面影响,接纳的风电能力必须在电网调峰承受范围以内.结合风电场输出功率集群效应,通过对常规电源调峰能力分析并求取尖峰和低谷时刻网供电力,建立了以调峰能力为约束下低谷时刻风电接纳容量的计算方法.基于上述方法,参照阿勒泰地区电源规划,对2015年阿勒泰地区电网风电接纳容量进行计算,为阿勒泰地区风电接纳问题和输电规划奠定基础.     

基于火电分级调峰深度的西南水电跨省消纳空间分析

准确掌握受端电网清洁能源消纳能力,是实现清洁能源从富集区外送、跨网消纳的先决条件。在考虑送受电双方清洁能源消纳的基础上,以受端电网调峰火电机组为优化对象,建立了受电区外购电最大接纳空间测算模型。以某实际电网为算例,将火电调峰深度作为衡量电网调峰能力指标,以5%为梯度,设置了调峰深度40%~75%,共8个场景,测算了8种场景下西南水电最大消纳空间。结果表明:随调峰深度的逐渐增加,受端电网水电可接纳量增加,剩余负荷标准差较原始负荷显著下降;当火电调峰深度达到70%时,电网接纳能力达到最大。研究结果可为西南水电跨省消纳及后期辅助服务市场设计提供参考。     

考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度

深入挖掘火电机组深度调峰能力、实现风光火储多能互补运行是应对规模化新能源并网消纳的重要手段。提出火电机组深度调峰和爬坡成本、污染物惩罚成本、储能系统运行成本及新能源弃电惩罚成本的计算方法,建立了考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度模型。分别以风光出力最大、净负荷波动最小和系统运行成本最低为优化目标,并设定火电机组的不同调峰深度,对含高比例新能源的风光火储系统在典型日的优化调度策略进行仿真计算。结果表明：所建立的模型能够满足不同优化目标下的风光火储优化调度策略计算;通过提升火电机组深度调峰能力,可有效降低新能源弃电率。     

考虑碳捕集电厂综合灵活运行下的含P2G和光热电站虚拟电厂优化调度

为了实现电力系统能源低碳化,大力发展碳捕集与封存技术和风光等新能源是低碳化的重要举措。但碳捕集电厂的最小出力技术约束和风电的反调峰特性限制了风电消纳和碳减排,利用碳捕集灵活运行方式下储液罐进行“能量时移”和“碳转移”,间接消纳风电和减少碳排放。利用碳捕集设备捕集的CO₂作为电转气原料,降低碳封存成本和电转气成本,进一步消纳弃风电量并获得售气收益。由于负荷具有早晚高峰特性,因此利用含储热式光热电站的良好调峰性能将白天的部分热量转移至晚高峰发电,缓解系统调峰压力。为此,文章构建了碳捕集电厂综合灵活运行下含电转气和光热电站虚拟电厂优化调度模型。并运用Matlab软件中YALMIP工具包中的商用求解器Cplex对模型进行优化计算。仿真结果表明,所提模型能进一步减少弃风、减少碳排放和缓解调峰压力。     

考虑火电深度调峰的多类型储能经济性分析

在清洁能源大规模接入和电网调峰压力日益加剧的背景下,储能装置和深度调峰火电机组作为促进新能源消纳和平抑电网峰谷差的重要调节资源,已受到学术界和工业界的广泛关注。文章综合考虑了多类型储能装置的自身特点,并结合了火电机组的深度调峰特性,对不同类型储能装置参与调峰的经济效益进行了深入分析。首先,选取并建立了最具代表性的3种能量型储能系统(抽水蓄能、压缩空气储能和锂离子电池储能)的运行模型;其次,考虑火电机组的深度调峰特性,建立了火电机组的运行模型和经济性模型;再次,考虑多类型储能系统的全寿命周期成本,构建了考虑火电机组深度调峰的多类型储能系统日前经济调度模型,并据此开展了多类型储能经济性对比分析;最后,基于某地区的典型日数据开展了算例仿真,对比分析了各类型储能电站的经济效益并给出了储能容量配置建议。     

东北辅助服务市场下热电厂配置电锅炉调峰的经济性分析

热电机组配置直热式电锅炉进行电热解耦改造,是提高机组下调峰能力并消纳弃风的有效手段。为分析主流机组改造的经济性,以东北调峰辅助服务市场为背景,建立了热电机组和电锅炉协调运行模型、消纳弃风的节煤量模型、下调峰的运行成本与效益模型,以及以投资回收期为指标的投资经济性评价模型。以实际数据为基础,对当前东北电网典型热电机组在不同场景下的经济性进行了计算分析。结果表明,在当前调峰机制下,在供热中期热负荷较大时,对于中小规模弃风,热电厂没有启动电锅炉消纳的动力;而为在大规模弃风时获取正收益,机组需要配置较大容量电锅炉,这又给热电厂带来了很大的投资风险。通过分析表明,降低机组最小出力可减小电锅炉的配置容量,从而提高投资经济性以降低风险。