面向新能源消纳的调峰辅助服务市场研究综述

随着新能源电源并网规模的不断提升,电力系统调峰压力日益突出,难以满足新能源快速发展,如何完善和深化电力调峰辅助服务市场机制进而提升系统调节能力已成为亟待解决的问题。在此背景下,首先梳理了我国电力辅助服务市场发展历程及关键政策;接着选取5个典型地区,具体从电厂、用户、储能等方面对其调峰辅助服务市场政策及机制进行了归纳分类和对比分析;最后结合我国电力调峰辅助服务市场发展背景以及各地区调峰服务市场的发展实际,在构建新型电力系统的目标导向下,提出了4点建议,以期为新时期我国调峰辅助服务市场的建设提供研究方向,为高比例可再生能源的消纳提供新思路。     

新型电力系统体系下新能源发展态势及市场化消纳研究

新型电力系统的电源侧与负荷侧形态均发生深刻变化，电力系统呈现极高的复杂性、耦合性和不确定性。面对上述挑战，需要及早研究新能源发展态势、市场化消纳及构建新型电力系统技术需求。聚焦国内外新能源发展态势，重点总结了新能源并网调度运行、市场化消纳和主动支撑能力建设的关键点和难点，并结合新型电力系统技术架构对新能源发展前沿进行分析研判，力图明晰新型电力系统体系下新能源发展技术需求，助力能源绿色低碳发展。     

数据驱动的区域电网新能源消纳受阻因素智能辨识方法

在构建新型电力系统背景下,我国新能源装机容量不断增长,新能源消纳问题愈加严峻。基于机器学习技术,提出一种区域电网新能源消纳受阻关键因素的智能辨识方法。首先基于实际量测数据与工程经验确定受阻因素的集合;然后基于神经网络挖掘受阻因素与新能源受阻量之间的函数关系,进而利用BP-MIV算法计算各个受阻因素对新能源受阻量的贡献度,以此确定导致新能源受阻的关键因素;最后,基于西北某省级电网实际运行数据进行案例分析,结果表明所提方法支持以数据驱动的方式定量分析影响新能源消纳的关键因素。     

大规模新能源集群接入弱电网的消纳能力评估方法

高比例新能源接入区域系统强度弱,已经逐步成为制约新能源消纳的重要因素,因此亟需提出一种适用于新能源集群弱电网系统的新能源消纳能力评估方法。首先基于容量短路比指标计算方法,并以临界短路比指标约束建立了新能源消纳能力与新能源并网点系统强度之间的关联,阐述了弱电网系统制约新能源消纳的机理,并分析了无功补偿方式对弱电网系统新能源消纳的提升机理;然后,在传统时序生产模拟算法基础上,加入短路比约束,提出一种考虑短路比约束的时序生产模拟模型,以准确评估弱电网系统新能源消纳能力。最后,结合我国“三北”地区某新能源汇集送端系统工程,开展了基于短路比约束的弱电网系统新能源消纳评估应用研究,并进一步量化分析了各无功补偿方式对新能源消纳提升的效果。     

新型电力系统中促进新能源消纳的电力现货市场交易机制研究

为解决现货市场建设中新能源参与市场化交易与保证性消纳难以统筹兼顾的问题,提出改进的现货市场交易机制。改进机制中新能源与火电机组同等参与市场竞价,在产生弃电时启动发电替代机制,由报价较高的火电机组出让发电空间给弃电新能源。通过对节点电价出清机制下的替代实施方案进行分析,设计价格结算机制对参与替代的火电机组予以补偿,使替代双方权益均得以保障。通过算例分析,验证了设计机制的有效性。     

高弹性电网下新能源消纳研究

为制定新能源合理性发展战略,文中提出了一种高弹性电网下新能源消纳方法。首先,分析了新能源并网影响;然后,构建了高弹性电网下新能源消纳框架,通过电源、电网和负荷方面协调调度,提升新能源消纳能力,并提出多种新能源消纳项目;最后,通过案例仿真采用“移动变压器”和退役电池接入方案减小等效负荷峰谷差,提高系统调节能力,通过移动变压器灵敏性分析得到退役电池最佳配置容量,结果证明了所提方法对新能源消纳的促进作用。     

基于非时序模型的新能源消纳能力评估方法

随着风电和光伏装机容量的快速增长,弃风和弃光问题日益突出,开展新能源消纳能力研究,建立消纳能力量化评估体系对电网调度的运行和控制工作有着重要的意义。文中提出了一种基于非时序分析模型的新能源消纳能力量化评估方法。该方法基于概率分析理论,首先利用阿基米德Copula函数构建了新能源理论出力的概率分布,通过负荷特性构建了系统新能源消纳空间的概率分布,进而得到了系统新能源弃电功率的概率分布。然后,再通过新能源弃电功率的概率分布计算得到新能源弃电率,评估系统的新能源消纳能力。最后,基于EPRI 36机组系统验证了所提方法的正确性和有效性,并分析了负荷、新能源装机容量、常规机组调峰率以及备用水平对弃电率的影响。     

基于新能源消纳边际贡献的用户绿电份额评估方法

提升新能源消纳能力是新型电力系统最重要的目标。从需求侧入手,有待研究一种用户绿电份额的评估方法,进而引导激励广大用户更多地消费绿电。为此,提出基于用户时序用电曲线对新能源消纳边际贡献的绿电份额评估方法。首先,基于与用电量级无关的负荷轮廓线形状定义并推导了新能源消纳边际贡献指标;其次,分别考虑纯负荷类用户和具有可调负荷、储能及分布式能源的产消者园区用户,基于边际贡献指标提出了绿电份额评估方法;最后,构造多种不同类型的用户进行绿电份额的评估,并通过算例验证了绿电份额评估方法的合理性。结果表明,园区用户可通过提高净负荷形状与系统新能源发电趋势的相似度、消纳本地新能源、合理优化可调负荷与储能运行方式等提升园区绿电份额,进而提升全网新能源消纳能力。     

新能源消纳影响因素的贡献度评估模型

准确评估新能源消纳影响因素的贡献度是制定新能源消纳解决措施的重要依据之一。总结2017年中国新能源消纳取得的成就,从源、网、荷、市场机制等方面分析影响新能源消纳的主要因素,将影响因素进行量化建模,建立基于时序生产模拟的新能源消纳影响因素的贡献度评估模型。以甘肃电网风电消纳为案例,评估2017年各种影响因素促进风电消纳的贡献度。分析表明,在负荷增长、跨区外送、省间电量交换、备用容量共享、省内断面能力提升、自备电厂替代交易等多种因素的共同作用下,2017年甘肃风电消纳状况明显改善,其中负荷增长的贡献度最大,其次是跨区外送和备用容量共享。     

考虑输电网潮流约束的时序生产模拟及新能源消纳能力评估

随着新能源装机规模的不断扩大,提高新能源消纳水平和降低弃新能源率成为了新的挑战。准确评估电网中新能源消纳能力为新能源的规划和发展提供依据。首先根据输电网的特点,采用近似的方法将输电网潮流线性化。其次在传统时序生产模拟模型的基础上,加入了输电网潮流约束,提出了一种考虑输电网线性潮流约束的时序生产模拟模型,并建立了一种基于迭代法的关键时间断面选取策略,使得在时序生产模拟优化模型中仅考虑关键断面潮流约束即可满足全时段的潮流可行性,提高了时序生产模拟模型的求解效率。最后,以IEEE 30节点为标准算例,通过MATLAB和YALMIP调用CPLEX求解器求解模型,并对系统新能源年度消纳水平进行评估,仿真结果证明了该模型的准确性和可行性。     

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。     

新能源预测纳入备用对平衡和消纳的影响研究

高渗透率新能源深刻影响了日前电力平衡模式,新能源纳入日前电力系统备用面临高峰电力平衡不确定性增大、保供与新能源消纳统筹难度增大等问题。为此,综合分析了新能源纳入日前电力系统备用比例与电力保供、新能源消纳的关系。首先,研究了新能源纳入比例与电力保供的关系,提出了基于保供可靠性的新能源纳入比例上限的数学解析公式,进一步分析了影响新能源纳入比例上限的关键因素;然后,研究了新能源纳入比例与新能源消纳的关系,提出了基于消纳需要的新能源纳入比例下限的数学解析公式;最后,基于新能源纳入比例上、下限,提出了一种用以量化反映电网保供和消纳难度的综合指数。实例分析及应用验证所提方法的科学性和实用性。     

新能源跨省区消纳交易方式研究与应用分析

风电、太阳能发电资源开发潜力大、技术条件较为成熟,其发展已成为世界各国电力发展的重要方向,但是其消纳问题也日渐突出。介绍了中国目前新能源消纳情况,分析了新能源消纳的主要问题,包括规划不合理、电力市场机制与目前的问题不匹配、省间通道输电能力不够、电源结构与新能源消纳不协调等多个方面。重点针对如何提升新能源跨省区消纳能力进行探索研究,结合中国新能源消纳现状,从电力交易角度提出增加新能源跨省区电量置换、开展电力用户与新能源发电企业直接交易、建立跨省区新能源短期交易、探索跨区辅助服务补偿等新机制,并分析了上述机制在中国的应用前景。介绍了部分跨省区消纳交易方式在中国的实际应用情况,验证了上述措施对提升中国新能源跨区消纳能力的有效性。     

可再生能源消纳责任权重下的新能源合理弃电率研究

随着电力系统中新能源比例的逐步提升,电力系统调节能力全面趋紧,若要实现新能源的全额消纳,不但要占用大量的调峰资源,降低电力系统的安全性和经济性,还将阻碍电力系统清洁低碳转型的步伐。从全社会综合用电成本的角度出发,结合可再生能源消纳责任权重目标的实现,提出一种综合考虑新能源开发成本和系统消纳成本的新能源合理弃电率计算方法,并通过仿真分析研究各省区目标配额要求下的新能源合理弃电率,系统研究合理弃电率的影响因素,为各地区高比例新能源电力系统规划运行提供参考。     

可再生能源消纳责任权重下的新能源合理弃电率研究

随着电力系统中新能源比例的逐步提升,电力系统调节能力全面趋紧,若要实现新能源的全额消纳,不但要占用大量的调峰资源,降低电力系统的安全性和经济性,还将阻碍电力系统清洁低碳转型的步伐。从全社会综合用电成本的角度出发,结合可再生能源消纳责任权重目标的实现,提出一种综合考虑新能源开发成本和系统消纳成本的新能源合理弃电率计算方法,并通过仿真分析研究各省区目标配额要求下的新能源合理弃电率,系统研究合理弃电率的影响因素,为各地区高比例新能源电力系统规划运行提供参考。     

以新能源为主体的新型电力系统建设面临的问题

2021年3月15日,习近平总书记在中央财经委第九次会议上,提出构建以新能源为主体的新型电力系统构想.构建新型电力系统是促进能源转型和实现碳达峰、碳中和的重要支撑,但目前新型电力系统概念不甚清晰,双碳目标与它的关系也有待进一步明确.为此,本文主要在分析现有问题的基础上,总结了在"碳达峰、碳中和"目标下,以新能源为主体的...     

“双碳”目标下基于新能源消纳的电网规划方法探究

近年来,我国新能源发电产业呈现快速增长态势,在整体的能源结构中占据着重要地位,也成为我国“双碳”目标实现中的重要环节。为了适应新能源发展趋势,保证电网规划工作能够适应新能源发展,需要针对当前电力系统存在的问题进行分析研究。从“双碳”目标下新能源消纳对电网规划的影响出发,分析了“双碳”目标下基于新能源消纳的电网规划存在的问题,并在此基础上提出了“双碳”目标下基于新能源消纳的电网规划方法,以期为推动新能源在电网中的规模化应用和电网规划提供有益借鉴。     

基于REPS的青海新能源消纳能力计算方法研究

新能源并网规模的迅速增长带来了不容忽视的弃风弃光问题,对新能源消纳的量化计算成为指导新能源有序并网和健康发展重要的参考依据。介绍了当前主流应用的新能源消纳计算方法和思路,分析了时序生产模拟仿真方法在计算新能源消纳中的应用模式,基于新能源生产模拟系统(REPS)介绍了新能源消纳计算的流程,最后以青海某年电网数据为计算案例,给出新能源生产模拟系统的计算结论和灵敏度分析结果,并提出提高计算准确性的方法。新能源消纳计算的相关结论对全面分析来年新能源消纳形势、研究各项消纳措施对促进新能源消纳的成效、指导新能源合理有序并网减少弃电等具有重要的参考价值。