提升新能源电力系统灵活性的中国实践及发展路径研究

为了实现新能源高占比下的电力供需平衡,提升电力系统的灵活性显得十分重要。首先定性定量分析中国新能源电力系统在电源侧、电网侧和负荷侧对灵活性的不同需求。其次,归纳总结新能源电力系统灵活性的技术体系,介绍主要技术在中国已经开展的具体实践和效果。然后,根据国家能源转型目标,提出电力系统灵活性中长期目标和衡量灵活性进程的主要指标。最后,为了达成上述目标,从灵活性电源、灵活性电网、灵活性负荷和数字电网平台四个方面设计了发展路径。     

新型电力系统仿真应用软件设计理念与发展路径

文中归纳总结了新型电力系统新能源发电高渗透、电力电子设备高渗透的特性给电力系统仿真带来的挑战,提出了电力系统仿真应用软件的设计理念,即模型完备、建模准确、计算高效、场景全面、接口开放、服务灵活这6个方面;基于仿真是认识和改造新型电力系统的工具而非目的,以及仿真应适应新型电力系统背景下电力企业数字化转型需求的认知,指出了国产电力系统仿真应用软件的功能定位要从单纯的仿真工具向电力系统仿真应用软件开发平台和运行环境过渡,并提出了一条助力用户业务自动化、平台使用便捷化、应用开发生态化的发展路径。最后,通过介绍所研发的面向新型电力系统的仿真应用软件开发平台和运行环境——CloudPSS,展示了上述设计理念与发展路径对软件研发和推广的指导作用。     

电力系统演进的内在驱动因素及发展路径探索

电力系统从小容量、短距离、单一电能发输配用的电力网络逐渐转变成为大规模、远距离、多能源互通互济的能源网络,并不断朝着多元化、柔性化、智能化的更高级形态演进。移动通信技术的发展演化在很多维度上与电网技术革新和电力系统演进有着高度的相似,以“G”为表征的第2代（2G）到第5代（5G）移动通信技术已家喻户晓,但对于电网技术尤其是电力系统的代际区分和代间差异分析却尚未形成共识。本章以电力系统尤其是电网的形态特征为核心,提出以“H（High）”作为电力系统的代际标志,电力系统在经历了由1H到3H时代电压等级不断提高的发展阶段后,当前正步入高比例可再生能源与高比例电力电子设备的4H电力系统时代,并逐步向高比例碎片化能源的综合能源系统,即5H电力系统演进。同时,重点针对5H电力系统的形态特征与电网企业角色定位进行了分析。     

能源转型背景下电力系统不确定性及应对方法综述

在可再生能源迅速发展、能源结构低碳化转型的背景下,电力系统正由确定性系统向强随机性系统转变,在电力系统分析、规划与运行等各个领域出现了各类应对不确定性的方法与手段。文中分别从不确定性因素建模、不确定性因素影响评估、不确定性环境下决策以及不确定性平抑措施等4个方面,总结已有成果、阐述研究难点、探讨该领域的未来研究方向。指出多学科交叉与融合是不确定性分析方法的发展方向,在广义范围内实现能源平衡是应对不确定性因素的重要手段。     

国外新能源高占比电力系统电力供应保障措施及启示

随着全球能源转型深入推进,新能源快速发展,新能源高占比电力系统供应保障问题日益凸显,近期已成为部分国家关注的焦点。为此,首先详细分析了新能源出力特性以及在电力平衡、负荷支撑度等方面对电力供应保障的挑战;其次选取德国、美国和日本等新能源发展较早占比较高的典型国家,从政策法规、监测预警、调度运行管理等方面,深入研究了其在新能源高占比电力系统中采取的保障电力安全可靠供应的实践经验;最后结合中国新型电力系统建设的实际情况,提出了对中国新能源发展的启示,为中国电力供应保障提供一定的参考借鉴。     

基于CPSS的电力系统规划研究

能源互联网是能源领域的信息物理社会系统(cyber physical social system,CPSS),基于CPSS的电力系统规划应综合考虑目标网络的信息、物理、社会系统的深度融合,进行能源电力流、业务信息流、社会价值流相协调统一的规划研究。本文基于CPSS提出电力规划的新思路,CPSS的网络和网元替代变电站、发电厂、储能站、输电线路等来进行规划布局,综合考虑负荷预测、用电需求、业务流向、信息需求、综合能源服务、国土空间、社会发展等因素,进行基于多维度属性的统一规划,有效避免各个系统自成体系的无序规划,以期得到更全面、更客观和更具前瞻性的规划研究成果。     

储能在电力系统中的作用与运营模式

随着可再生能源的快速发展及能源互联网的构建,储能在整个能源电力体系中的作用越来越重要,而储能技术的日趋成熟,已基本具备了推广应用条件。该文从电力系统的发展需求出发,分析了储能在电力系统调峰、调频、调压、电能质量治理、供电可靠性提高及多种应用综合等方面的作用;从发电侧、电网侧和用电侧等不同角度结合电价结构分析了储能的运营模式;并从储能应用技术、发展模式和市场机制等方面提出了储能应用的发展建议:(1)加大对基础材料和核心技术的支持力度,形成核心竞争力;(2)出台储能配套政策,形成储能应用市场的良性发展机制;(3)整合上下游产业和应用市场,推动储能技术快速发展;(4)鼓励多种储能技术竞争与多元化发展。     

跨界思维在能源互联网中应用的思考与认识

针对中国双碳目标下能源绿色低碳转型面临的重大挑战,能源互联网利用跨界思维,破除能源系统中的各种壁垒,低成本地从电力行业之外寻找潜在资源,助力构建以新能源为主体的新型电力系统.能源互联网跨界思维应用有3个维度的要素:目标维度,包含绿色、低碳、安全、高效、优质等;对象维度,包含部门之间、主体之间、行业之间的跨界;手段维度,...     

机器学习在能源与电力系统领域的应用和展望

新一代人工智能(AI)近年来成为国内外研究的热点,其中的典型代表机器学习(ML)作为一个算法范畴,通过分析和学习大量已有或生成数据形成预测和判断以做出最佳决策。中国的新一代AI正处于快速发展的关键期,目前已在能源与电力系统中得到初步应用。基于此,文中以新一代AI中的ML为代表,重点综述了强化学习、深度学习、迁移学习、平行学习、混合学习、对抗学习和集成学习等7种代表性ML在能源与电力系统调度优化和控制决策等方面的应用。最后,对未来ML的发展进行了思考与展望。     

储能技术在电力系统中的应用分析

储能是构建智能电网和能源互联网的关键技术,是实现稳定电网运行、优化能量传输、利用清洁能源、改善电能质量等目标的重要手段。针对各种电力储能,应用时间尺度与多维度性能指标进行技术分析和比较,指出了相应的应用场景、技术要求和待改进内容等;同时,分析、综述了储能在电力系统中的相关应用和优化配置方法;最后,探讨了全球能源互联网对储能的需求和面临的挑战。文中的分析结果和结论对于储能应用具有非常积极的指导作用。     

新能源发电技术的最新进展

介绍了国内外新能源发电技术的最新发展 ,分析了新能源发电的有关热点问题 ,对新能源发电的发展趋势进行了展望     

屋顶太阳能光伏发电系统的设计

新能源利用是我国七大战略性新兴产业之一,太阳能光伏发电是新能源利用的重要领域。介绍了小型屋顶光伏发电系统的设计过程及其应用前景．为小型光伏发电系统设计提供了全套解决方案。该方案实施的屋顶光伏发电系统为后续大型光伏发电系统的设备研制、挂网实验提供了有力的技术支撑,也为巨型光场电站设计提供了实践经验。     

我国新能源发电存在问题及对策建议

积极促进新能源发电,节约和代替部分化石能源,是优化能源结构、保护生态环境、促进经济与社会可持续发展的必然战略选择。对我国新能源发电在规划、审批、法规建设、产业基础、设备性能和建设运行水平等方面存在的主要问题进行了分析,相应提出了促进我国新能源发电健康有序发展的对策和措施建议。     

新能源发电技术的分析

新能源发电技术已经成为一些发达国家解决电力系统问题的一个重要辅助手段。介绍了目前已存在的各种新能源发电类型及其技术特点,分析了新能源并网对于传统电网的影响,并就其所涉及的关键技术进行了研究,对新能源发电在中国的发展潜力和应用形式进行了探讨,指出大力发展新能源发电技术将是我国电力系统发展的趋势。     

新一代低压直流供用电系统关键技术及发展展望

针对当今社会能源变革现状及电力系统发展新趋势,探索了新一代低压直流供用电系统的主要特征、典型应用场景、关键技术及未来研究方向。分析了现代社会的能源变革特点及电力系统的未来发展趋势,指出了发、储、用一体化的新一代低压直流供用电系统的发展需求;分析了新一代低压直流供用电系统的主要特征和典型应用场景,介绍了低压直流供用电系统的电压等级、国际标准及国内外示范工程的进展情况;分析了低压直流供用电系统的关键技术并展望了低压直流供用电系统的发展趋势。最后,对新一代低压直流供用电领域的未来研究方向进行了总结和建议。     

风电产业在中国

综述了风力发电的优越性、世界风电的发展、我国风能资源量及其分布、现有风电场布局及“十一五”发展目标、风电机国产化简况、发展中存在的问题及展望。     

风光互补发电系统设计及最大功率点跟踪控制

为解决传统风电和光伏发电系统独立运行时受天气影响较大、能量利用率不高及蓄电池充放电控制不合理等问题,充分利用风电和光伏系统之间良好的互补性,设计了风能和光能互补的发电系统。提出一种以定电压法启动结合功率前馈的变步长电导增量法最大功率点跟踪(MPPT)算法,减小功率追踪过程中的能量损耗,改善最大功率点附近的振荡问题。利用风能和光能系统与蓄电池之间的能量流动状态,协调控制蓄电池充放电电流,延长蓄电池寿命,提高系统整体稳定性。实验结果证明了系统设计和控制策略的正确性和有效性。     

我国风力发电的开发现状综述

随着能源压力和环境问题的日益突出,风力发电以其充分的安全性和清洁性成为国内近年来迅速发展的可再生能源发电方式。从风电的重要性与必要性考虑,分析我国最近几年在风电装机容量、发展区域、技术创新以及政策与行业扶持等方面所取得的成就,指出管理和技术方面存在的问题,并展望其未来的发展前景。     

太阳光发电设备发展趋势

该文简要介绍太阳光发电的原理、太阳电池的开发、太阳能电站的发展现状、主要课题和发展远景。表 1参 3     

新一轮能源革命下中国电网发展趋势和定位分析

新一轮能源革命下电网的发展将在电力系统传统功能基础上进一步扩展和丰富。在对新一轮能源革命内涵的深刻剖析基础上,借助电力系统优化规划模型对未来多元能源供应系统进行探索,预判未来能源发展格局。结合技术、经济、制度、环境等因素,识别影响电网发展的关键因素,通过构建电网功能定位模型,运用SWOT-AHP分析电网发展的内外部环境,构建相应的指标体系量化分析电网发展的战略定位,提出电网功能与形态转变的方向。结果表明,未来电网的电力传输功能向更大容量、更安全、更智能的方向发展,并呈现综合能源互联互补的高级形态,电网将为社会提供多元化、立体式、智能化服务。