考虑火电有序退役的源-网-储协同多阶段规划方法

“双碳”目标下,我国电力系统亟需深度脱碳转型,传统以煤电为主的电力能源结构将发生根本性转变。研究火电机组的有序退出,实现安全、经济的低碳化转型是新型电力系统建设的重要课题。为此,该文提出一种考虑火电有序退役的源-网-储协同多阶段规划方法,在保证绿色、安全新型电力系统建设的基础上,提升电力系统低碳化转型经济效益。首先,建立可考虑火电机组退役的源-网-储协同多阶段规划模型。然后,设计模型线性化及求解加速方法提高模型运行效率。最后,以HRP-38测试系统为典型算例,提出在碳排放限额约束及新能源占比逐渐提高共同影响下的火电发展及退役路径,并从惯量需求等角度评估含火电机组有序退役的多阶段规划模型的有效性。     

与煤电机组耦合的压缩空气储能系统分析

煤电机组与大规模储能系统协调运行,可充分发挥储能灵活资源与煤电机组的调节能力,提升电力系统灵活性,促进电力系统低碳化转型。本文提出一种与煤电机组耦合的压缩空气储能系统,在压缩储能阶段利用煤电机组凝结水吸收空气圧缩热,在释能发电阶段利用机组给水/抽汽实现对膨胀机入口空气的梯级加热。分别对压缩、储能过程不同耦合方案进行了对比分析,得出给定参数下与煤电机组耦合的压缩空气储能系统的最优方案,并与传统带储热装置的压缩空气储能系统的运行效率进行了对比。结果表明,通过压缩空气储能系统与煤电机组热力循环的合理耦合,可使系统效率提升5百分点。     

耦合氢储能的火电机组在新型电力系统中的应用研究

氢储能作为新型电力系统的重要储能手段之一,对于促进新能源发电消纳,实现大容量、长时期储能,确保电网系统的安全稳定具有重要意义。国内氢储能技术还处于示范应用阶段,需探索出可推广的应用方案。基于火电机组参与电网调峰、新型电力系统以及电力现货市场交易等电力行业发展趋势,结合具体项目分析了火电企业耦合氢储能的必要性以及可行性,为新型电力系统下火电企业转型发展、效益提升、减碳运行提供了参考。     

电力系统储能并网与运行控制

正根据"十四五"规划和2035年远景能源目标建议,我国将继续致力于推动能源清洁、低碳、安全、高效利用,进一步加快新能源产业发展,促进经济发展向绿色化、低碳化转型,助力中国在2060年实现"碳中和"。储能是构建以新能源为主体的新型电力系统、促进能源绿色低碳转型、实现"碳达峰、碳中和"目标、保障我国能源安全的重要装备基础和关键支撑技术。储能作为优质的电力系统灵活调节资源,其并网与运行控制技术是充分发挥保供电、保安全、促消纳三方面重要作用的前提,成为了国内外的研究热点。研究多类型储能系统控制、储能电站并网运行与调度管理、储能系统状态感知与评估、储能系统安全管控与可靠性分析等,可为储能提升电力系统运行的可靠性、经济性、灵活性等提供有效技术支撑。     

新型电力系统灵活性资源聚合两阶段调度优化模型

构建以新能源为主体的新型电力系统是实现碳达峰、碳中和目标的关键驱动力。传统的以可控煤电装机为主导的电源结构,转变为以强不确定性、弱可控的新能源为主体的新型电力系统,将面临着灵活性资源短缺等挑战。以提升新型电力系统灵活性为导向,提出了灵活性资源聚合两阶段调度优化模型。第一阶段模型考虑分时价格型需求响应,以净负荷波动最小为目标平滑负荷曲线;第二阶段模型考虑分段激励型需求响应市场交易机制,融合电化学储能、抽水蓄能、改造火电等灵活性资源,以系统运行成本最小为目标设计最优运行方案。最后,算例结果和场景对比表明,需求响应能够充分挖掘负荷跟随系统调节的互动能力;改造后火电机组能够降低煤耗水平,提高调节能力,加强与系统灵活性需求时空匹配;各类储能积极响应电力系统调峰,促进了新能源消纳。     

特约主编寄语

在"双碳"目标的驱动下,中国的新能源装机将持续快速增长,并最终形成以新能源为主体的新型电力系统.新能源的资源特性将会给电力系统的规划和调度运行带来巨大挑战.伴随储能技术进步和新型储能出现,储能的大规模应用是突破新能源发展瓶颈的有效手段之一,在提升电力系统灵活性、促进新能源消纳和保障电网安全等方面具有显著优势.     

低碳驱动的长时储能容量补偿机制

随着新型电力系统低碳化转型,新能源装机占比跃升发展,新能源出力与负荷跨季尺度的电力电量平衡对长时灵活性的需求进一步加剧,长时储能成为维持系统长期容量充裕性的一种新兴容量资源。现有面向传统发电机组的容量成本回收机制尚未将长时储能纳入考虑范畴,长时储能系统发展的经济驱动不足。针对长时储能系统适度容量补偿的机制设计问题,基于周期内和周期间双粒度时间网格结构,提出变周期时序规划场景缩减方法,并建立长时储能适配容量优化模型测算容量补偿需求。结合某新能源富集区域算例,验证长时储能适配容量和补偿水平测算模型有效性,并基于关键因素的灵敏度分析,探讨长时储能容量补偿需求下降的演化趋势,为推动长时储能可持续发展提供容量补偿机制设计的参考。     

考虑灵活性的储能容量多阶段分布鲁棒规划

储能作为一种灵活性资源,具有促进新能源消纳和电力系统安全稳定运行的作用。然而受储能投资成本的制约,难以仅依靠大规模的储能满足系统的灵活性要求。为此,提出了一种考虑灵活性的电力系统储能容量规划模型,计及现有可调节的传统发电机组对灵活性的影响,并采用分布鲁棒机会约束描述新能源出力的不确定性;根据系统不同时间尺度的运行特性,综合考虑储能的投资成本、新能源出力的不确定性和系统运行的灵活性,建立了多时间尺度下的储能配置模型;采用多阶段迭代线性优化的方法提高求解效率。基于IEEE-RTS 24节点系统进行算例分析,结果验证了所提方法在求解储能配置容量方面具有较好的经济性和鲁棒性。     

考虑动态频率支撑的储能选址定容规划方法EI北大核心CSCD

“双碳”目标的提出加快以风光为代表的新能源发电并网,高比例电力电子接口新能源发电并网将导致电力系统的频率响应及灵活调节能力下降。以电化学为主的新型储能有望在提供安全支撑和灵活性方面发挥重要作用。文章提出考虑动态频率支撑的电池储能规划方法,建立电池储能提供快速频率响应的系统动态频率安全模型,并将其嵌入典型日运行模拟的储能规划模型,通过评估系统惯量分布指导储能选址,进而以投资和系统运行成本最小为目标规划储能容量。为准确掌握高比例新能源电力系统的动态频率变化和灵活性需求,引入典型日运行模拟,并将其建模为考虑频率安全约束和新能源不确定性的鲁棒模型。规划模型考虑不确定场景下的储能工作模式切换,采用嵌套列约束生成算法求解。算例分析表明,所提方法能够合理规划储能的选址,提高系统运行时的频率安全,促进新能源消纳。     

考虑源荷碳责任分摊的新型电力系统多级灵活性资源规划

为满足新型电力系统的灵活性需求与低碳化目标,提出一种计及源荷双侧碳排放责任的多级灵活性资源规划方法。上层模型投资决策风电、光伏、灵活性资源的配置容量和煤电超低排放改造比例;下层优化运行模型基于典型日灵活性需求多级分解结果,调用资源灵活性供给能力,实现系统多级灵活性供需平衡,并基于碳排放流理论提出源荷碳责任因子,将碳排放责任分摊至包含新能源在内的源荷双侧。最后,对改进的IEEE RTS-24节点系统进行算例分析,结果表明所提规划模型可以引导传统燃煤型电网主动向新能源主导型电网转变,并实现系统多级灵活性供需平衡与源荷双侧碳责任的合理分摊。     

燃煤电厂碳捕集、利用与封存技术和可再生能源储能技术的平准化度电成本比较

作为同样可调可控的稳定低碳电源,燃煤电厂碳捕集、利用与封存(CCUS)与可再生能源储能技术的成本竞争性值得进一步探究.本文利用学习曲线模型比较了二者平准化度电成本(CLCOE)在2020-2030年间的竞争性变化,也进一步厘清了弃风弃光省份中二者的CLCOE水平.结果表明:目前,燃煤电厂CCUS较可再生能源储能系统具有...     

计及广义储能的园区综合能源系统低碳规划

以综合能源系统的低碳规划为目标,建立了考虑蓄电池电储能、楼宇热储能、数据中心热储能为广义储能的通用统一模型,量化分析了广义储能运行灵活性对园区综合能源系统低碳化转型的支撑作用。计及负荷长短期增长不确定性与碳排放约束,建立了以规划年扩建成本与运行成本之和为目标函数的综合能源系统低碳扩建模型;以园区各设备运行约束为基础,考虑广义储能的灵活性运行方式,建立了基于能源枢纽的园区运行模型;以江苏省某工业园区为测试算例,分析了广义储能资源的灵活性运行对园区扩建规划的影响。结果表明,广义储能资源可利用时间转移特性实现多能源跨时段高效利用,有效促进了新能源消纳,保证了综合能源系统的规划方案兼具经济性与环保性。     

计及液态空气储能与综合需求响应的综合能源系统低碳经济调度

提高供应侧风电、光伏等清洁能源的消纳,降低传统火电机组的碳排放是实现能源结构转型以及碳达峰、碳中和的重要手段。针对能源系统低碳运行的问题,提出了一种包含储液式碳捕集电厂、电转气、液化天然气气化站以及利用液化天然气冷能的液态空气储能的综合能源系统低碳经济调度策略,并结合需求侧的响应策略,从供需两侧联合调度以实现综合能源系统的经济性和低碳性。最后,以改进的IEEE 30节点电力系统与6节点天然气系统为例,验证了所提出的低碳经济调度策略可以提高系统的风电消纳,减少系统的碳排放量,削峰填谷效果更为明显,并可有效降低系统运行的总成本。     

考虑电热气耦合特性的低碳园区综合能源系统氢储能优化配置

氢储能具有零碳排放、电热气联供等诸多优点,有望成为实现碳中和目标的重要支撑技术.针对工业园区综合能源系统的电热气负荷需求特点以及低碳化发展的总体需要,提出了一种以氢储能作为多种能量形式转换枢纽的低碳园区综合能源系统架构,在分析氢储能单元电热气多能特性的基础上,建立了氢储能多能联储联供模型;进一步地,以投资运行成本以及碳排放为优化目标,提出了园区综合能源系统氢储能单元优化配置模型.基于实际算例分析了清洁能源发电及热电负荷特性、碳减排政策、氢储能投资成本等关键因素对综合成本及碳减排目标的影响,验证了通过配置氢储能降低园区综合能源系统供能成本和碳排放的可行性,并指出了其典型的适用场景.     

考虑源网荷储效益提升的电力现货市场出清优化模型研究

随着我国在“双碳”目标背景下电力现货市场的发展,以风电、光伏等代表的可再生能源将参与到现货市场出清,由于可再生能源的波动性和不确定性,需要通过需求侧响应和储能间的协调,在保证电网调节灵活性的前提下实现市场多主体效益提升,因此开展考虑源网荷储效益提升的电力现货市场出清优化策略研究。考虑参与日前出清阶段各方的效益,将电网不同峰谷差的调节需求纳入到竞价过程中,提出考虑源、网、荷、储收益分配的现货交易体系;为保证系统低碳运行,考虑供能侧的碳排放权交易,建立基于供能侧、储能侧,电网侧、需求侧多方效益协调的电力现货市场出清优化模型,通过算例仿真分析验证所提模型的有效性和优越性。     

碳排放及燃煤约束下的电源规划及其效益评价

优化电源规划是应对电力系统"碳锁定"效应,促进电力系统减少碳排放的重要举措。考虑到国内以煤炭为主的能源结构,有必要分析碳排放及燃煤约束对电源规划的影响。在分析碳捕集电厂运行特性的基础上,建立了考虑碳排放及燃煤约束的低碳电源规划模型,并在模型中采用典型日的运行校验系统是否具备足够的调峰能力。基于国内典型地区电力系统,对不同碳排放总量约束、不同可再生能源发展场景及不同煤炭资源供应约束下的常规火电及碳捕集电厂的扩展规划进行了优化分析,分析结论表明碳捕集电厂可以充分适应电力系统的碳减排目标,满足新能源大规模发展的调峰需求。     

Electricity network planning targeting Low-Carbon energy transition

Electricity sector,as one of the major emission sources of carbon dioxideis responsible for reducing carbon emissions and is a major player that addresses global climate change.In the efforts to mitigate the impacts of climate change over the coming decades,decarbonizing power systems is critical.To achieve this goal,power generation systems need a transition from a high reliance on coal-fired power stations to a low-carbon energy mix.This paper proposes a transition planning method that includes the retirement of coal-fired generators and the integration of large-scale renewable power plants.Hence,transmission systems need to be upgraded simultaneously with the changing of generation mix to ensure system reliability.This paper also considers carbon emission cost and introduces and compares two models,which include carbon trading and carbon tax.Furthermore,issues related to the ramping of renewable power systems that are caused by the large penetration of renewable power generators are taken into account by adding the cost related to the sudden change of renewable generation(ramping cost)in the objective function.The proposed model is demonstrated on a modified IEEE 24-bus RTS system.     

基于低碳需求响应的含煤制氢与碳捕集电厂的综合能源系统优化调度

为了提高综合能源系统的低碳性与经济性,提出了煤制氢与碳捕集电厂联合运行模式下考虑低碳需求响应机制的综合能源系统优化调度。对煤制氢与富氧燃烧类型碳捕集电厂进行建模,并引入储碳罐、电转气装置以提高捕碳灵活性,降低制氧、制氢成本;将低碳需求响应机制引入综合能源系统调度模型中,并分析其减排能力;以运行成本最小为目标函数建立了综合能源系统的低碳经济调度模型。通过算例对所提策略进行验证,结果表明该策略能够提高风电消纳水平,降低整体系统的碳排放量,提升系统经济性。     

考虑电动汽车和虚拟储能系统优化调度的楼宇微网联络线功率平滑控制方法

为促进高比例可再生能源在用户侧的有效集成，提升用户侧清洁能源利用水平，融合可再生能源发电的低碳楼宇微网技术得到了快速发展。然而，可再生能源发电通常具有间歇性，易使楼宇微网存在供需不平衡问题，进而导致微网联络线功率频繁波动。为此，文章提出了一种用于办公楼宇微网联络线的功率平滑控制方法，在2个不同时间尺度上对楼宇虚拟储能系统和电动汽车（electric vehicles， EVs）进行优化调度，从而实现对联络线功率波动的有效平抑。算例结果表明，该方法可充分利用用户侧电动汽车和虚拟储能系统的灵活性，有效平抑办公楼宇微网的联络线功率波动。     

基于生命周期法和碳权交易的综合能源系统低碳经济调度

随着综合能源系统的不断发展,如何进一步提升综合能源系统的经济和环境效益是综合能源系统的重要研究内容.除了各发电机组存在大量的碳排放外,新能源机组及电储能设备生产建设和运输过程也存在大量碳排放,也应计入系统的总碳排放量中.为此文中基于含电热负荷需求的综合能源系统,分析了系统各机组的碳排放量,并运用生命周期法分析综合能源系...