征文:特别策划专题 “电力系统储能并网与运行控制”

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"。储能技术作为低碳化转型的有效支撑,其大规模应用可有效推动新能源产业的可持续发展。储能系统作为能量存储元件,广泛应用于电力系统领域,是能源互联网发输配电环节的重要枢纽,其快速发展将推动我国能源互联网建设,为实现绿色能源高效配置奠定基础。     

新能源侧储能配置技术研究综述

构建以新能源为主体的新型电力系统,是能源电力行业服务碳达峰、碳中和的重要责任和使命.电网对于新能源的要求逐渐从"友好并网"提升至"友好并网+主动支撑",新能源侧标配储能成为大势所趋.储能配置是储能应用领域的前端工作,目前储能成本仍然较高,如何实现最优的储能配置是首要需解决的问题.综述并归纳了目前国内外在新能源侧储能应用...     

电力系统关键技术进步与低碳转型的协同优化

技术的进步对于电力系统低碳转型具有重要的支撑作用,同时,技术的发展也应以实现系统低碳转型为目标,特别是在长期时间尺度上,二者相互影响更加显著。中国提出在2060年前实现全社会碳中和目标,电力系统将逐渐实现低碳甚至零碳排放。清洁能源发电、特高压输电、储能等关键技术的发展水平,成为电力系统转型是否经济可行的重要因素。电力系统关键技术也要以实现碳中和为目标加快发展。为量化评估电力系统关键技术进步与低碳转型经济可行性的耦合与匹配关系,提出了二者协同优化的框架和方法。将技术成熟度和经济性与电力系统扩展规划模型相结合,并以中国2060年远期电力规划为案例,研究不同技术发展场景下电力系统清洁低碳转型的经济可行性,分析了不同技术对全系统综合单位电量成本下降的贡献。     

构建新型电力系统为实现双碳提供重要支撑

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.实现碳达峰、碳中和,能源清洁低碳转型是关键.随着碳达峰、碳中和进程的加快推进,我国能源电力发展呈现出能源生产加速清洁化、能源消费高度电气化、能源利用效率高效化等新趋势和新特点.能源格局的深刻调整,也将给电力系统带来深刻变化.     

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...     

系统友好型“无火电”能源大基地构建研究

电力系统从传统的化石能源为主体向以新能源为主体的转型是实现“碳达峰、碳中和”目标的重要发展路径。伴随着新能源的高比例入网,能源大基地的建设随之提速。在新能源大基地的建设理念下,该文从电源侧的角度挖掘新能源系统的主动支撑能力,结合多种储能形式,以火电厂的发电量指标、调峰、一次调频、惯量响应能力等作为特征目标,以内蒙某地区火电及新能源数据为例,研究满足特征目标的能源大基地构建方法,并展望在能源大基地建设的趋势下,“无火电”能源大基地在新型电力系统向安全、经济、绿色协同运行转型中的意义。     

关于加快推动新型储能发展的指导意见(征求意见稿)

正积极应对气候变化,努力构建清洁低碳、安全高效能源体系,是党中央、国务院作出的重大决策部署。储能是支撑新型电力系统的重要技术和基础装备,对推动能源绿色转型、应对极端事件、保障能源安全、促进能源高质量发展、实现碳达峰碳中和具有重要意义。为推动新型储能(除抽水蓄能外的新型电储能技术)快速发展,现提出如下意见。     

三峡集团乌兰察布“源网荷储一体化”示范项目设计

源网荷储一体化对助力实现碳达峰、碳中和目标、推动电力系统绿色低碳转型有重要的意义。以示范项目的核心子项目——新一代电网友好绿色电站示范项目为案例，综述“源网荷储一体化”项目的设计思路。该项目通过储能规模配置及一体化智慧调控两方面的设计实现对电网友好的功能。在储能配置方面，采用先进电池储能系统支撑储能技术转化应用和规模化发展；在智慧调控方面，针对常规新能源电站发电出力的随机性波动性问题，设计了不同集中调度运行模式。目前新一代电网友好绿色电站示范项目首批机组成功并网并仍在积极建设中。该项目将对保证电力系统安全稳定运行、探索新能源开发建设新模式、开展规模化储能科技创新等将具有重要示范意义。     

征文:特别策划专题 “电力系统储能并网与运行控制”

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"。储能技术作为低碳化转型的有效支撑,其大规模应用可有效推动新能源产业的可持续发展。     

大规模海上风电接入电网关键技术与技术标准的研究及应用

编制科学合理的新能源并网标准、建立完善的技术标准体系对于进一步推动我国新能源开发利用,实现“碳达峰碳中和”目标起着关键性作用,是促进新能源产业发展的核心基础要素之一。在双碳目标下,以风电、光伏为主的新能源在电力系统中的地位和重要性重新被认识,尤其是海上风电凭借自身优势逐渐成为实现能源转型的重要方面。该文首先介绍了海上风电并网工程及其面临的技术挑战,概括了海上风电并网领域相关的标准化工作情况,从交流并网与直流并网等角度,以标准化为主线,阐述了海上风电并网工程规划设计、试验检测、并网控制等方面的关键技术及标准开发应用情况,最后展望和研判了海上风电并网未来技术发展趋势,并对海上风电并网标准进行全面探讨。大规模海上风电接入电网的系列标准将为我国海上风电并网安全运行提供切实的技术保障。     

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。     

大规模储能技术及多功能应用研究综述

在碳达峰和碳中和的目标下，大规模储能是支撑新型电力系统安全稳定运行的重要技术之一。从储能技术特性、多功能应用技术适应性和政策3个方面分析了典型大规模储能技术的研究与应用。首先，明确了具备大规模应用潜力的储能技术类型，阐述了不同类型储能的关键技术经济特征和发展应用现状。接着，从技术层面分析了大规模储能在提升新能源并网性能、提升系统运行稳定性、提供多功能应用的技术适应性。最后，对国内外储能的支持政策进行了研判，结合我国储能技术应用中存在的实际问题，分析了储能发展的对策建议。     

碳中和目标下储能发展前景综述

<正>先进储能技术已经成为可再生能源发电并网的重要支撑,随着碳中和目标的明确,可再生能源发电装机规模将进一步提升,而储能技术作为连接电力系统与新能源发电的重要媒介,将有望迎来更为广阔的发展空间。碳达峰目标是指我国承诺在2030年前CO₂排放量不再增长,并且达到峰值后逐年降低;碳中和是指在2060年前CO₂整体排放量与吸收量相互抵消,实现CO₂"零排放"。     

特约主编寄语

按照“碳达峰”“碳中和”目标,预计到2060年,中国非化石能源消费比重将达到83%,电能消费比重达到70%,全社会用电量超过16万亿千瓦时,新能源发电装机达到50亿千瓦,新能源发电量占比由目前的8%提高到60%以上。由于大规模新能源发电具有间歇性、随机性和波动性,无疑将给电力系统平衡调节和灵活运行带来重大挑战。因此在构建新型电力系统过程中,亟须增强电力系统的灵活性和柔性,提高资源优化配置能力,实现多能互补、源网荷储高效协同,有效平衡新能源的波动性、随机性和不确定性。虚拟电厂作为聚合灵活性资源的有效手段,借助先进的通信、计量、控制等技术,无须改变灵活性资源各自的并网方式和地理位置即可实现聚能、储能、供能与用能,有效连接了灵活性资源与电力系统,实现资源整合与分配,是新型电力系统在能源供需侧实现互动化、智能化的重要途径。通过虚拟电厂相关技术的应用,将有效提升电力系统的运行灵活性,大幅降低可再生能源并网风险,提升能源生产和消费效益,助力“双碳”目标的实现。     

中国未来电力系统储电网初探

双碳目标下可再生能源的快速发展将极大改变我国电力系统能源结构与分布,同时也为电力系统中储能的发展带来了重大的机遇与挑战.首先,研判了未来电力系统中负荷中心位置、电源结构及分布的变化,预测了未来电力系统电力流"外电内送"的新格局.然后,分析了储能对于支撑新格局电力系统安全、高效、低碳运行的重要意义.结合我国地形特点,探索...     

支撑碳中和目标的电力系统源-网-储灵活性资源优化规划

2020年9月,中国提出将努力争取2060年前实现碳中和。大力发展风电、光伏高比例并网的新能源电力系统,是实现碳中和目标的重要途径。由于新能源发电具有波动性和随机性,因此需要提升系统灵活性以保障高比例新能源电力系统的安全、可靠和经济运行。以实现2060年碳中和目标为边界,采用内嵌全年8 760 h全景时序生产模拟的电力规划模型与方法,考虑各类灵活性资源约束,从不同时间和空间尺度统筹优化新能源电源、储能及电网互联容量,为实现碳中和目标提供可行方案。在此基础上,开展系统弃电率、新能源电源装机、储能配置及电网互联容量灵敏度分析,进一步论证模型方法的有效性,并量化分析高比例新能源电力系统源-网-储协同规划的效益。     

面向新型电力系统的水电发展战略研究

践行双碳战略,能源是主战场,电力是主力军,构建以新能源为主体的新型电力系统是实现碳中和的必由之路。在分析碳中和背景下电力行业减排目标、电力结构及其占比的基础上,针对构建新型电力系统面临的问题与挑战,提出加快常规水电和抽水蓄能电站建设是新型电力系统可靠性和长周期调节能力的重要基础。结合我国能源资源禀赋和开发利用现状,提出强化水电与新能源协同发展战略思路,依托流域梯级水电建设更大规模清洁能源基地,并加快抽水蓄能电站和储能工厂建设的发展路径,重新定义了水电在新型电力系统中既提供基础电量又发挥容量功能的新定位,进而提出促进清洁能源大基地和储能工厂建设的政策建议。研究成果可为清洁能源基地规划设计和相关政策文件的编制与修订提供一定参考。     

特约主编寄语

储能可以弥补新能源在随机波动性方面的先天缺陷,从根本上破解高比例新能源消纳的难题,被认为是支撑以新能源为主体的新型电力系统建设、实现碳达峰与碳中和最核心的物理手段.目前,世界各国已掀起建设储能的热潮,我国也相继出台了多项政策,推动储能的快速发展,特别是2017年由五部委联合发布的《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》,明确了储能在我国现代能源产业体系中的战略地位.然而从总体上看,储能仍远滞后于新能源的发展,这也在一定程度上制约了新型电力系统的建设进程.     

碳中和背景下能源低碳化技术综述及对新型电力系统发展的启示

在第75届联合国大会上,习近平主席承诺"力争2030年前实现碳达峰,努力争取2060年前实现碳中和"。为实现碳中和背景下能源系统的低碳化转型,需要从碳生命周期的各个方面对已有的低碳化技术进行分类和梳理。该文整理了国内外学者对碳中和路径的研究,基于碳生命周期总结碳中和的技术方法,并分别梳理面向能源供给侧、消费侧(工业、交通、建筑)的碳减排与碳移除技术,提出现存问题。另外,还提出了以新能源为主体的新型电力系统的现存挑战,并分别从能源供给、消费侧的碳减排与碳移除提炼支撑其发展的关键技术,展望实现碳中和面临的挑战。该文包括了低碳化技术的现状与应用前景,以期为当下围绕碳中和的技术研究与电力系统发展提供一定参考。     

碳中和目标下的能源系统转型与变革：多能流协同技术

近年来全球多个国家提出了碳中和战略目标,能源系统的转型与变革已迫在眉睫.在能源系统低碳化转型路径中,高比例新能源渗透充当了极为重要的战略角色,且各能源系统之间的转型呈现相辅相成、协同发展的趋势.一方面,新能源可通过电转气、电转热、电制氢等能源耦合设备分别为天然气、热力、交通侧等负荷提供绿色能源供应,终端用能的电气化改善了终端能源结构;另一方面,多能源系统的灵活性及多能互补性为间歇性新能源并网的消纳提供了支撑.为此,综述了面向碳中和目标的能源系统转型与变革的多能流协同技术,介绍了高比例新能源渗透下的多能流协同技术,剖析了支撑新能源并网的多能源市场机制设计,最后归纳总结了未来能源系统转型与变革面临的核心挑战.