北美电网可靠性评估标准发展动态及对我国电网规划的建议

近年来随着高比例可再生能源接入电力系统,电力系统运行的可靠性面临越来越严峻的挑战。文章总结了北美电力可靠性公司(North American Electric Reliability Corporation, NERC)所做的针对北美电网长期可靠性评估准则的主要内容及其最新发展,阐述了影响北美电网可靠性的主要因素,在此基础上分析了高比例可再生能源对电网可靠性的影响情况和改进建议。最后,文章结合我国电力系统规划与运行发展情况进行了分析,针对我国在完善电力系统可靠性标准、电力统筹设计与规划、新能源大规模并网消纳等方面提出建议。     

广东电网可再生能源接纳能力研究

随着广东省可再生能源的不断发展,尤其是广东海上风电场规划的出台,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。概述了广东电网可再生能源发展现状及规划,通过详细分析可再生能源的出力特性、负荷特性以及电源的调峰能力以及综合考虑了旋转备用和联络线调节能力的影响,提出了基于可再生能源接入系统后电力平衡的可再生能源接纳能力计算方法。将该方法应用于广东电网2020年可再生能源接纳能力分析,得出接纳容量小于规划容量,根据对影响因素参数灵敏度分析,最后给出了广东电网最大限度接纳可再生能源的建议措施,可为电力系统电源规划、电网架结构建设以及运行调度提供参考。     

我国电网支撑可再生能源发展的实践与挑战

结合我国电网近年来运行实践,对复杂互联电网特性进行了深入分析,概括当前电网主要特点,包括:故障影响呈现全局化、电网调节能力不断下降、电网抗扰动能力持续恶化、电力系统稳定形态更加复杂。对电网支撑可再生能源发展面临形势与存在问题进行了深入思考,包括关于未来电力系统构建、提升大电网仿真能力、优化系统运行控制策略和技术支撑手段、研究解决电力电子装置大规模并网引发的新稳定问题。文章旨在为新能源高比例接入情况下电力系统运行、分析、控制等研究提供思路和方向。     

欧洲3·20日食对含大规模光伏发电的电网运行影响及启示

随着电网中可再生能源比例持续增长,日食等极端天气条件对大规模光伏发电、风电等电源并网运行将产生显著影响,电网安全稳定运行面临前所未有的挑战。对2015年3月20日欧洲日食发生期间光伏发电运行的基本情况及电网调度运行的成功应对措施进行了分析,探讨了未来含高比例可再生能源电力系统的运行常态及特点,提出了此次事件对我国含高比例可再生能源电网安全稳定运行的几点启示,最后对2016年日食对我国青海电网运行的影响进行了分析和展望。     

碳中和目标下电网节能减排与运营效率综合评价方法

结合新一代电力系统"高比例可再生能源"的特征,围绕目前电网规划建设过程中对电网节能减排与运营效率考虑不足的问题,研究并提出了碳中和目标下电网节能减排与运营效率综合评价方法.基于高比例可再生能源电力系统时序生产模拟模型,以可再生能源消纳电量最大为目标,考虑系统调度运行中的各种约束条件,模拟电网全年运行状态.利用电网节能减...     

计及高比例可再生能源运行特性的中长期电力发展分析

面对日益严峻的气候和环境问题,过去的高消耗、高排放的能源发展模式已难以为继,建立以可再生能源为主体的能源,特别是电力供应体系,实现能源清洁低碳转型发展成为大势。首先,介绍了面向高比例可再生能源的中长期电力发展研究思路。接着,提出了多区域、多场景中长期电力规划模型,该模型以全社会电力供应成本最小化为优化目标,考虑了电力系统扩展规划、运行、发电资源及能源电力政策等多方面约束;通过电力系统运行模拟在规划问题内的适度耦合,可计及风光等可再生能源发电的随机性与波动性。最后,基于所提规划模型,展望了中国2050年高比例可再生能源电力系统的电源格局与电力流,并对系统整体运行情况进行了分析。     

多端柔性直流输电解决含高比例可再生源电网消纳送出方案

风电、光伏等可再生能源大规模接入消纳是我国电网发展过程中亟待解决的问题。可再生能源出力的不确定性和波动性是影响高比例可再生能源区域电力送出和稳定运行的主要因素。尤其对于电网比较复杂的区域,可再生能源占比高会给电网规划和运行带来很大问题。为抑制高比例可再生能源波动性及出力不确定性对电网稳定性和送出能力的影响,可通过柔性输电技术灵活控制潮流和动态无功控制支撑电压稳定。以云南电网为背景,设计了楚雄大理地区的柔性多端直流联网方案,并给出了控制策略。仿真结果表明,柔性多端输电技术可增强地区电网的稳定性,并大大提高地区电网的送出能力。     

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。     

储能对大比例可再生能源接入电网的调频价值分析

储能可以缓解高比例可再生能源接入电网对电力系统规划、运行等带来的一系列影响。针对高比例可再生能源接入条件下大电网的频率控制问题,分别对储能在改善系统暂态频率稳定性以及改善系统一次和二次调频方面的价值,提出储能需求判据和容量配比分析方法。储能配置的大小与可再生能源接入比例、在线常规电源提供的转动惯量大小、系统暂态频率最低值等因素有关,针对高比例可再生能源引起的系统波动性问题,可以通过配置一定的储能跟踪系统净负荷1 min、10 min波动幅度,改善系统频率控制性能。     

“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。     

促进可再生能源电力接纳的技术与实践

我国已成为可再生能源发电装机规模与发电量最大的国家,可再生能源电力接纳问题日益突出,寻求该问题的解决方案将是"十三五"期间的重大任务。为此,该文从电力系统整体出发,分别从电网侧、发电侧及用户侧,梳理了促进可再生能源电力接纳的技术现状,总结了其技术特征与国内外实践经验,为我国"十三五"期间可再生能源接纳格局的改善提供借鉴。在电网侧,特高压输电技术、柔性直流输电技术、电网智能化技术将为我国可再生能源在更大范围的接纳提供坚强纽带,实现发电侧与用户侧间更为灵活、紧密的联系;在发电侧,常规机组的灵活调节技术、可再生能源的精细预测及主动控制技术、大规模储能技术将推动我国各类电源运行方式的深度转变;在用户侧,可再生能源电力供热、需求侧响应与虚拟电厂等技术将为终端用户主动、柔性地调节自身负荷、更多地使用可再生能源电力提供解决方案。依托特高压输电技术、融入大市场,实现可再生能源最大范围的优化配置,将是适合我国国情的重要选择。     

跨区特高压直流外送优化提升新能源消纳能力研究

随着跨区特高压通道陆续建成投产,“三北”地区外送能力逐年增加,但新能源弃风、弃光问题并未根本解决。结合电网生产运行实际情况,对多区域间特高压直流外送功率协调优化促进新能源消纳开展研究。首先,分析了典型地区新能源弃电功率的分布特点,研究了不同区域间新能源发电功率的互补性;然后,建立了考虑跨区直流功率优化的新能源消纳能力计算分析模型;最后,针对多地区测算了跨区特高压直流互补促进新能源消纳的效果。算例分析结果表明,所提出的特高压直流优化运行方法提高了全网的新能源消纳能力,可实现多地区新能源消纳空间的充分利用。     

计及直流调节能力的含风电电力系统储能优化配置

随着风电装机容量的不断增加,电力系统对储能等灵活性调节资源的需求增加.而交直流混联电网是实现大规模风电并网、输送和消纳的基础.针对上述背景,提出一种计及直流调节能力的含风电电力系统储能优化配置方法,在促进新能源消纳的同时减少储能投资成本.首先,考虑到风电功率和负荷具有随机性、不确定性等特点,通过场景分析法来处理风电和负...     

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。     

新能源电站智能功率控制系统设计与应用

新能源电站自动化系统相互独立,数据结构和通信方式各异,制约了新能源电站电网适应性的提升。提出一种提升新能源电站电网适应性的功率协调控制思路:首先,建立统一的信息模型将新能源电站的相关信息进行有机融合,实现多源异构数据的友好交互;其次,将监控、功率预测、有功控制和无功控制的功能模块集成,实现不同功能模块的相互协调,提升电站控制的合理性和精细化水平。最后,研发了新能源电站智能功率控制系统,通过实际应用,验证了系统的可靠性。     

基于多学科协同理论的可再生能源消纳责任权重测算方法

随着可再生能源电力消纳保障机制的不断完善,科学合理地设定各省各地区的可再生能源消纳权重是引领可再生能源电力消费长效发展的重要环节.基于多学科协同优化理论,综合考虑地区的实际网架与电网运行情况,分析具有波动性的大量可再生能源并网后对传统可控机组带来的影响,在碳排放配额实施的背景下,文章提出了可再生能源消纳责任最优权重指标...     

现货市场环境下的可再生能源消纳责任权重市场机制设计

可再生能源消纳责任权重制度与电力现货市场建设在同步推进。为协调常规电力交易品种与消纳责任权重交易品种之间的关系,实现消纳权重制度顺利执行,设计了现货市场环境下的可再生能源消纳权重市场机制。分析了现货市场背景下消纳权重制度实施的难点,从市场主体、交易品种、交易方式与周期、交易流程4个方面设计相关市场机制,创新性提出包含电网主体的超额消纳量市场设计,并通过算例分析论证包含电网主体的超额消纳量市场对促进新能源发展的积极意义。     

促进跨区新能源消纳的直流联络线功率优化模型及分析

提出了一种考虑直流联络线功率阶梯化运行、送端电网与多个受端电网跨区协调的常规能源与新能源联合优化的发电计划模型。建立了直流联络线功率阶梯化运行的数学模型,该模型满足直流功率调整的各项特性要求,包括直流功率阶梯化、相邻时段不可反向调整、稳定运行持续时间、日交换电量不变等约束,既充分发挥了直流联络线可灵活调节的特点,又避免了高压直流换流设备的频繁转换,提高了直流联络线计划的可执行性。同时,该模型可考虑多个跨区互联电网间的多条输电通道,以及送受端电网间的系统负荷互补性和新能源接纳能力,实现了送受端电网间的协调调度,促进新能源在更大空间范围内消纳。基于国内某跨区互联电网的实际数据,验证了所提模型的有效性。