纯清洁能源下水电高占比送端电网频率稳定协调控制策略研究

含大容量密集型直流的送端电网在实现纯清洁能源转型后,其转动惯量和有功调节能力将大幅下降,进一步加剧直流闭锁故障时的频率失稳风险。为保障水电高占比送端电网在纯清洁能源形态下的频率稳定性,提出一种统筹考虑虚拟惯量、需求响应、直流调制和稳控切机的多阶段协调控制策略。以规划的四川中长期目标网架为基础,分析了该电网在纯清洁能源形态下发生直流单极、双极、多极闭锁故障后的频率稳定特性,并通过BPA仿真验证了所提频率稳定协调控制措施的有效性。     

高比例可再生能源新型农村电网的技术挑战与展望

双碳目标和能源转型推进分布式可再生能源大规模接入农村电网,催生出具备高占比新能源和双向潮流典型特征的新型农村电网。在新型农村电网中,双向潮流、逆向送电、电压随机波动、逆变器谐波、保护配置以及安全用电等技术挑战愈加突出。通过分析我国农村电网的发展现状,剖析双碳目标下农村电网面临的技术挑战,对新型农村电网建设的关键举措和亟待研究的课题进行展望,为新型农村电网的规划和建设提供理论支撑。     

碳中和背景下全球水电发展态势与中国角色

自《巴黎协定》签署以来,推动实现全球碳中和已成为国际社会的广泛共识。能源电力的绿色低碳发展是实现碳中和目标的关键,而水电作为具有高度灵活性的可再生能源,将在未来全球能源结构转型中扮演重要角色。由于经济发展水平、水能资源禀赋和开发程度不一,当前世界各国水电呈现不同的发展态势。在当前全球能源转型、应对气候变化、环保政策影响以及地缘政治冲突的复杂背景下,全球水电的发展面临着机遇和挑战。中国在水电开发方面取得了举世瞩目的成就,引领了全球水电发展。为此,全球水电行业需要共同发出声音并积极采取措施,深入推进能源革命,从多方面制定发展策略,推动全球水电持续发展,并作为未来新型能源体系的骨干继续发挥作用,助力碳中和目标的顺利实现,促进人与自然和谐共生。     

面向碳达峰碳中和目标的我国电力系统发展研判

为实现碳达峰碳中和目标,我国能源生产和消费需要加快转型,电力系统作为未来的能源枢纽,将起到关键作用。该文对我国电力系统"十三五"发展现状进行总结,分析"四个革命、一个合作"及新发展理念等指导思想下未来以新能源为主体的新型电力系统在满足电力供应、保障安全稳定、提高效率效益、优化网架结构等方面发展的重点,归纳了未来电力系统清洁、安全、灵活、高效的4个内涵特征,从电力需求增长、电源结构调整、电网格局优化、新技术应用等方面对"十四五"电力系统发展进行研判,提出基于碳达峰碳中和目标的能源电力发展计算模型,对中长期能源电力演化路径进行展望。     

适应多元化负荷、电源接入的配电网典型供电方案研究

电力系统运行与控制中存在诸多不确定因素,基于波动性的新能源（风电、光伏等）的大规模电源并网以及电动汽车、储能装置和电能替代技术对应的多元化负荷接入,改变了配电网的负荷结构和特性,导致传统的电源接入方案已不适用,有必要对多元负荷接入电网的规划技术开展深入研究。在调研济宁地区“碳中和、碳达峰”以及清洁能源消纳目标的基础上,明确济宁地区新能源和多元化负荷接入对电网系统带来的压力和挑战,提出适应济宁及山东省电网现状和发展的多元化负荷和新能源接入典型供电方案,支撑山东地区能源结构清洁化转型。     

规模化分布式能源参与大电网安全稳定控制的机制初探

碳达峰、碳中和目标驱动能源结构转型,规模化分布式能源(DER)并网将成为一个突出问题.为保障大电网安全稳定运行、支撑可再生能源可持续消纳,探索DER参与大电网安全稳定控制的形式,提出基于虚拟电厂(VPP)的交互机制.首先,分析双碳目标下电力系统的衍变过程,剖析其安全稳定运行所面临的挑战.其次,阐述VPP的定义、组成结构和功能特征,揭示其整合海量异构型DER以与大电网友好交互的内涵.然后,构建基于多代理技术的VPP分层调控架构,提出其内部运行及参与大电网安全稳定控制的机制.最后指出,VPP是新型电力系统消纳高比例可再生能源的新型技术形态,该领域有若干技术问题需要重点关注.     

煤电与清洁电源协同演进优化模型及综合评价体系研究

在碳达峰、碳中和目标下,电力行业面临巨大的低碳转型压力。积极谋划煤电有序退出、在保证电网安全前提下加速清洁电源替代是实现双碳目标的必然选择。建立了煤电与清洁电源协同演进双层迭代优化模型。上层为电源投资决策模型,计及负荷和风光出力波动特性,以月为时间单位进行决策。下层是以运行经济性和满足调峰能力为目标的短期运行优化模型。进而,分析经济、技术、安全、环境因素对能源演进路径的影响,构建了对规划方案的综合评价指标体系,对能源演进路径薄弱环节进行辨识。最后,借助所提模型研究了某省级电力系统未来30年煤电与清洁电源协同演进路径,并对演进路径进行了综合评价,针对薄弱环节提出了相应的能源发展建议。     

“十三五”骨干网架发展的探讨

根据国家能源局发布的《电力发展“十三五”规划（2016-2020年）》,在分析电网存在的主要问题、面临的形势和任务的基础上,重点研究未来中国电网发展的主要任务以及“十三五”期间中国骨干网架的发展思路和重点。为适应清洁能源大规模高效发展,适时优化调整同步电网格局;为满足大规模多馈入直流受电安全性需要,加快骨干电网技术升级;进一步优化主网架结构,实现各电压等级电网协调发展。“十三五”期间加快形成坚强骨干网架结构,促进大型水电、可再生能源基地的开发与消纳,实现更大范围的资源优化配置,优化电源结构和网架,保障能源可持续安全供应。     

新型电力系统背景下电力供需平衡特征和保供策略研究

新型电力系统背景下电力加速清洁转型,受行业减碳、新能源占比提升、极端气候等新因素影响下,电力供需平衡将呈现新特征,保供难度逐步加大,传统平衡体系难以满足新的规划要求。为此,结合充分挖掘碳达峰、碳中和对能源电力的影响,挖掘了新型电力保供面临的减碳、新约束,提出了一套电源发展分析双碳目标对于能源电力的影响,挖掘双碳和电力需求的关联性,提出碳中和目标下分行业发展趋势分析思路,构建了一套适应于双碳目标下的电力电量预测方法体系;以华东区域作为典型案例,研究了华东区域碳达峰至碳中和过程中的电力需求发展趋势。研究结果表明,所构建的分析思路和方案体系科学可行,预测结论合理,具有良好前瞻性。     

西北新型电力系统先行示范体系探究

西北地区能源资源禀赋,是加快构建新型电力系统的排头兵,是实现全国“双碳”目标的主阵地。从西北地区“多煤富新”的资源优势、新能源为装机主体的电源布局、大外送格局的网架结构及当前西北电网新能源的高效利用情况来看,西北电网已具备新型电力系统体系雏形。但随着能源转型的稳步推进、沙戈荒大型风光基地等国家重点项目的落地,西北电网“三高双随机”的特征愈加凸显,西北新型电力系统体系建设仍面临着巨大挑战。该文分析了现阶段西北新型电力系统体系建设在电力保供、新能源高效利用、电网安全面临的挑战,以问题为导向,系统性阐述了保供电、促转型、保安全“三位一体”的西北新型电力系统先行示范体系建设研究和创新实践,并提出了策略性发展建议与展望。     

基于多阶段随机规划的中国未来电源结构研究

作为"碳达峰,碳中和"目标实现的重要部分,电力系统的低碳化转型始终是中国能源行业的关键问题.为了更好地实现能源资源的优化配置和低碳目标的顺利实现,建立了基于多阶段随机规划和多区域电源结构规划的中国未来电源结构发展规划模型.模型以规划期内总成本的期望值最小为目标,计及电力电量平衡、调峰平衡、区域互联等多方面约束条件,并引...     

碳捕集、利用与封存技术专刊特约主编寄语

2020年中国向国际社会承诺“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”。中国碳中和目标的提出,彰显了我国绿色低碳发展的决心,对应对气候变化和中国未来社会经济发展具有重大影响。碳中和目标实现路径的相关研究表明,中国能源转型和二氧化碳减排的速度和力度要比发达国家大得多。目前我国能源结构正在发生快速而深刻的变革,风电、光伏成为能源供应增量的主体,其波动性、不稳定性对电网稳定运行和供电安全提出重大挑战;高比例可再生能源接入后,化石能源仍将是支撑电网安全稳定运行、保证能源安全供应的压舱石,需要发展碳捕集、利用与封存(CCUS)技术来确保碳中和目标的实现。     

含高比例可再生能源的交直流混联电网规划技术研究综述

为了解决含高比例可再生能源的交直流混联电网供电问题,提出了电网规划的研究框架。首先总结了含高比例可再生能源的交直流混联电网的结构形态特性,围绕多重不确定性和电力电子化两个关键驱动因素,指出了系统规划在场景提取、规划建模、优化策略和运行模拟等方面面临的新挑战。从五个方面评述了国内外研究成果,包括源网荷储协同规划建模、不确定性场景构建、复杂交直流网架优化、换流设备配置优化以及潮流分析。最后,结合交直流混联电网在能源市场交易中的优势,展望了电网规划研究中的关键研究点。     

基于全时序生产模拟的灵活性资源配置方法

"碳达峰、碳中和"目标的提出加快了我国能源转型、电网升级的步伐."十四五"期间,电力系统高比例新能源接入、多直流送出特征愈加凸显,负荷高峰的"双峰"特点逐渐显现,电网面临部分时段电力紧缺、部分时段新能源受阻的挑战.为此,考虑未来电源装机总量增长、负荷水平增长情况,针对省级送端电网电力平衡需求及新能源消纳压力,采用全时序...     

双碳量约束下主动配电网网架规划方法设计

传统的配电网网架规划方法缺少对配电网随机潮流的计算过程,导致规划结果的理想度较低.为此,提出双碳量约束下主动配电网网架规划方法.在碳达峰与碳中和思想的约束下,采用牛顿-拉夫逊法计算配电网随机潮流;根据电源出力的随机特性建立主动配电网网架规划模型,并将最小年运行投资费用和分布式电源出力优化设置为上、下层目标函数;采用遗传...     

低碳化智能配电网规划研究与展望

为了应对日益严峻的能源形势和气候变化,削减全球碳排放已经成为世界各国的普遍共识.在碳中和重要发展目标及能源结构转型的驱动下,电能的清洁化替代趋势将愈加显著,配电系统在促进新能源消纳和用户碳减排等方面发挥重要作用的同时,也将面临新的挑战.围绕碳排放约束下的智能配电网规划问题,首先分析了低碳化智能配电网的发展特征,然后从新要素、新路径和新形态等多方面阐述了与传统配电网规划思路的区别,为此提出了"碳中和区"的概念,并提出低碳微生态配置方案和碳中和能力评估方法.进而,探讨了多尺度时空动态演化下智能配电网规划的若干关键问题.最后,针对碳排放约束影响下智能配电网规划的未来研究方向和应用场景进行了展望.     

能源利用高效化是工业园区碳中和首要途径 ——访国网上海综合能源服务有限公司副总经理张春雁

当前,我国正处于能源转型关键时期."碳达峰、碳中和"目标的提出,进一步为我国能源战略向多元化、清洁化方向转型提供了明确的方向和强大的驱动力. 工业园区是我国当前经济发展的主体载体,我国70％的工业用能集中在工业园区,全国各类园区约有16500个之多,工业园区在双碳目标下能源结构、能源消费形态、能源服务方式都面临着转型的需求.     

辽宁电网风电、光伏接纳能力研究

随着可再生能源的不断发展,可再生能源大规模接入将对电网造成严重影响,研究电网对可再生能源的接纳能力具有重要意义。基于辽宁省电网现状网架结构,通过分析风电、光伏等可再生能源电源的出力特性,拟合出典型日出力曲线,提出"基于层次分析模糊"的规划方法。该方法评估了2020年该省各地市非水电可再生能源的接纳能力,并通过软件进行潮流分析与验证。分析结果表明:该方法可以准确得出辽宁电网在规划水平年可接纳的非水电可再生能源的容量,从而有效促进可再生能源的健康发展及消纳,为政府及公司的可再生能源规划工作提供技术支撑。     

基于电-碳耦合运行的碳中和区光储联合转型规划

双碳目标为我国碳减排进程提出了明确要求，但各地区尚缺乏完整的能源转型规划方案。为此，依托整县屋顶分布式光伏开发试点，考虑能源行业的电气化转型，建立了考虑碳中和约束的两阶段鲁棒规划模型。首先，根据土地利用信息以及能流图理论建立地区碳汇、碳源核算体系，并根据区域碳中和约束提出多时间尺度碳承载指标。然后，在第一阶段决策电气化转型比例以及电网规划方案，在第二阶段通过计及光伏、负荷以及碳汇不确定性的电-碳耦合运行模拟决定运行变量，有效处理运行层面不确定性对规划结果的影响。而后，采用列约束生成算法求解，实现转型路径的规划。最后，基于广东某县级区域进行算例仿真，验证了所提方法的有效性。结果表明，所提模型能够优化区域能源结构、降低净碳排放量，进而实现地区碳中和目标，并为政府制定能源转型政策提供科学支撑。     

“嵌入式”直流技术在省级输电网中的规划及应用

江苏电网作为典型的省级输电网，面临着大规模新能源接入带来的能源转型压力和挑战，需要从“源网荷储”等各方面进行转型升级。本文通过对负荷、电源、网架结构等江苏能源电力发展格局的分析，总结了江苏电网面临的例如重要输电断面输电能力不足等挑战。结合新能源大规模发展及江苏输电网结构特点，重点分析了“十四五”及远景江苏输电网过江断面输电能力需求，提出了送、受两端均位于江苏交流电网内部且分布长江两侧的“嵌入式”直流技术。相比较于传统的互联方式建设的远距离、大容量直流输电技术，本文提出的 “嵌入式”直流输电技术通常利用现有架空输电线路或现有/预留交流电缆通道，构建江苏省内交直流混联电网，在有限输电走廊空间内可大幅提高电网关键断面的输电能力，挖掘现有电网的供电潜力，满足江苏电网发展的需求。