电力系统关键技术进步与低碳转型的协同优化

技术的进步对于电力系统低碳转型具有重要的支撑作用,同时,技术的发展也应以实现系统低碳转型为目标,特别是在长期时间尺度上,二者相互影响更加显著。中国提出在2060年前实现全社会碳中和目标,电力系统将逐渐实现低碳甚至零碳排放。清洁能源发电、特高压输电、储能等关键技术的发展水平,成为电力系统转型是否经济可行的重要因素。电力系统关键技术也要以实现碳中和为目标加快发展。为量化评估电力系统关键技术进步与低碳转型经济可行性的耦合与匹配关系,提出了二者协同优化的框架和方法。将技术成熟度和经济性与电力系统扩展规划模型相结合,并以中国2060年远期电力规划为案例,研究不同技术发展场景下电力系统清洁低碳转型的经济可行性,分析了不同技术对全系统综合单位电量成本下降的贡献。     

基于时序运行模拟的新能源配置储能替代火电规划模型

随着风电、光伏自身成本不断下降,经济性上逐步具有替代火电的条件,同时,随着风电、光伏替代火电规模的增加,系统需要引入储能来应对系统不断增强的净负荷波动。为更加科学地量化评估新能源配置储能替代火电的经济性和规模,首先建立计及电力系统灵活性需求、基于精细化时序曲线运行模拟的电源和储能联合优化规划模型,以系统总成本最低为优化目标,考虑投资决策约束和运行约束,统筹优化不同成本情景下的电源和储能容量,提出新能源配置储能替代火电的经济性分析流程。其次,基于以上模型方法,优化计算某区域电网高、中、低3种成本情景下的电源和储能容量,并分析不同成本情景下新能源配置储能替代火电的演变过程。最后,提出新能源配置储能不同程度替代火电的条件。     

计及灵活性基于时序的“十四五”储能需求分析

“十四五”期间,随着风电、光伏装机规模增加,系统净负荷波动增强,对储能等灵活性资源的需求不断增强。同时,储能技术不断发展成熟,成本不断下降,逐步应用于电力系统的各个环节,因此有必要建立计及系统灵活性需求的储能优化规划模型,以更加科学的方法评估中国未来五年储能的发展需求。首先给出了计及电力系统灵活性基于时序曲线的运行模拟模型方法和储能需求分析流程,以系统总成本最低为优化目标,考虑了投资决策约束和运行约束,可统筹优化系统目标水平年的储能结构及容量。其次,基于以上模型方法,优化计算了2025年中国七大区域电网协议送电模式下的储能容量,并分析了配置储能的原因,开展了灵活调节模式下的储能容量对比分析。最后,基于以上分析,总结了“十四五”期间,中国电力系统储能容量、新能源发电量、弃风和弃光率及综合用电成本等结论,为储能未来五年的规划提供技术支撑。     

高比例清洁能源并网的跨国互联电力系统多时间尺度储能容量优化规划

高比例清洁能源并网对电力系统的灵活调节能力提出了更高要求。储能是构成系统灵活调节能力的关键要素,系统对储能的需求与系统的灵活性稀缺程度紧密相关,而单纯依靠储能来提供系统所需灵活性将造成电力系统投资成本极大增加、设备利用率降低等问题。储能与互联电网、清洁能源布局协同规划并发挥彼此间的互补效益是提升未来清洁电力系统安全经济性的重要途径。该文从技术经济性的角度出发,考虑多种灵活性资源协同参与的跨国互联电力系统优化规划与运行。首先基于已有研究对各类灵活性资源建模,将年度8760h全景时序运行模拟纳入优化模型,然后提出了面向高比例清洁能源电力系统、考虑多种灵活性资源参与的规划模型并基于东北亚跨国互联电网进行实证分析,量化评估了电网互联、清洁能源布局对储能优化配置的影响,给出了基于不同灵活性资源规划模型的2035—2050年东北亚地区规划结果。算例表明,通过电网互联与多区域风电、光伏清洁能源协同规划可有效减少各区域内储能装机、降低系统的度电成本。算例还进行了储能装机容量、系统度电成本与线路互联容量间的灵敏度分析。     

集团电力用户缴费的创新与实践

国网北京市电力公司客户服务中心针对北京地区现有电费缴费种类和系统功能进行分析,研究省级集中的集团户缴费最佳方案,实现全面的电子化收费方式,在满足集团客户统一缴纳电费和开具电费发票等各类缴费需求的同时,减轻了地级供电单位的电费服务压力,缩短资金在途时长,加快电费归集速度,取得公司及客户利益双赢的成效。     

皱纹铝套变形对挤包绝缘直流电缆电场分布的影响

为研究高压直流电缆皱纹铝套受力变形对电缆绝缘结构造成的损伤,以及在运行过程中对电气性能的影响,针对500 kV直流电缆开展绝缘线芯热膨胀测试和皱纹铝套压扁试验,确定皱纹铝套变形在绝缘线芯表面造成的缺陷情况。建立有限元模型,分析绝缘场强分布随温差变化情况,以及皱纹铝套变形导致绝缘线芯表面缺陷后的场强分布情况。仿真结果表明：电缆在负载过程中绝缘场强随着绝缘温差的变化而变化,此外绝缘表面存在缺陷会进一步导致场强畸变,且畸变程度与外加电压和绝缘温差有关。     

计及多种灵活性约束和基于时序模拟的广域电力系统源-网-储协同规划方法

随着全球大规模风电、光伏的持续开发,系统的净负荷波动不断增加,迫切需要建立可量化而又高效的广域电力系统优化规划模型,促进广域范围多种灵活性资源规划研究.首先,以简化的机组组合模型为基础,建立计及多种灵活性资源出力约束和基于时序的生产运行模拟模型,以系统总成本最低为优化目标,考虑多种投资决策和生产运行约束,最终优化出系统...     

皱纹铝套变形对挤包绝缘直流电缆电场分布的影响

为研究高压直流电缆皱纹铝套受力变形对电缆绝缘结构造成的损伤,以及在运行过程中对电气性能的影响,针对500 kV直流电缆开展绝缘线芯热膨胀测试和皱纹铝套压扁试验,确定皱纹铝套变形在绝缘线芯表面造成的缺陷情况。建立有限元模型,分析绝缘场强分布随温差变化情况,以及皱纹铝套变形导致绝缘线芯表面缺陷后的场强分布情况。仿真结果表明：电缆在负载过程中绝缘场强随着绝缘温差的变化而变化,此外绝缘表面存在缺陷会进一步导致场强畸变,且畸变程度与外加电压和绝缘温差有关。     

提高XLPE高压直流海缆经济性的研究展望

结合我国高压直流海缆工程直流海缆选型、电压等级和输送容量的关系,以单位输送容量所需直流海缆原材料投入作为典型经济性指标,发现随着单回路直流海缆电压等级和载流量升高,直流海缆经济性呈上升趋势.通过对比不同路线提高电压等级和载流量后直流海缆耗材的变化,可知分别通过提高直流海缆绝缘电气水平和导体最高允许运行温度的方式实现电压等级和载流量提升对提高直流海缆经济性更为有效.此外选取导体最高运行温度为70℃的±525 kV直流海缆为典型规格,利用有限元仿真分析外加电压提高至972 kV和导体运行温度提高至90℃后直流海缆绝缘场强分布的变化,结果表明电压等级和导体运行温度的提高均会造成绝缘场强翻转后靠近绝缘屏蔽处的场强进一步升高,且二者存在协同作用,在此基础上,设定绝缘屏蔽与绝缘界面存在向绝缘内尺寸为0.125 mm的半圆形突起,有限元仿真结果表明该点的场强对比无突起情况增大了35.8％.