特约主编寄语

推进以新能源为主导的新型电力系统建设是实现我国“碳中和、碳达峰”目标的关键环节。高渗透率的新能源被广泛接入电网发电侧,尽管为电网提供充裕的电能,却也大幅增加电力系统的平衡调节压力,导致仅依靠电源侧的调节能力难以保障新型电力系统的可靠供应和安全稳定。因此,在新型电力系统建设过程中,亟须挖掘电力需求侧柔性负荷所蕴含的巨大灵活调节潜力,将供需两侧的资源同步纳入电网规划与运行管理,从而充分保障新型电力系统的供电可靠和稳定运行。     

面向新型电力系统的江苏省电力市场发展路径研究

“3060双碳”目标提出后,中国的低碳能源事业进入新阶段,需着力推进电力供给侧结构性改革。在“计划加市场”双轨制背景下,亟需考虑未来江苏电力市场机制设计问题。为此,首先分析新型电力系统的特征,构建新型电力系统所面临的挑战与应对措施;然后根据不同类型电源的运行特性、价格优势等差异,研究不同类型电源参与各类市场的优劣势,并立足于江苏电网实际发展现状,提出适用于江苏的多市场种类、多市场主体及多能源市场发展策略;最后从保障新能源持续健康发展、促进“双碳”目标实现出发,展望未来新型电力系统的建设,就多类电源参与市场机制及配套政策提出建议,促进以新能源为主体的新型电力系统建设,助力实现碳达峰、碳中和目标。     

计及电熔镁负荷与储能联合调峰的电力系统日前-日内联合经济调度方法

随着碳达峰、碳中和目标的推进,新能源并网数量将大规模增加,新能源固有的随机性和波动性使得电网发电侧与需求侧的平衡受到挑战,现有的调度模式不能满足以新能源为主体的电力系统调度需求.为了提高电力系统的调峰能力,提出将需求侧具有代表性的电熔镁负荷纳入调度主体,通过在电熔镁负荷侧配置电池储能装置,与火电机组进行联合优化调度.以...     

面向区域统一电力市场的超大城市虚拟电厂关键技术研究综述

建设虚拟电厂为挖掘超大城市电网灵活性提供了有效途径,但已有研究和实践尚不足以支撑实现双碳目标下虚拟电厂与区域统一电力市场的有机协调。全面总结了当前虚拟电厂建设运行及市场机制现状,深入分析了超大城市虚拟电厂参与区域电力市场存在的技术挑战。基于区域电力市场和未来电力系统建设需求,进一步提出了虚拟电厂安全并网、运行控制、低碳调度、支持系统等关键支撑技术研究方向,并对未来发展前景进行展望,从而促进区域电力市场、电网调度与虚拟电厂安全、有序、可持续发展,推进超大城市电网新型电力系统建设。     

碳中和背景下的需求侧资源互动关键支撑技术研究

在提出实现"双碳"目标的背景之下,需求侧资源的重要性在各个行业得到了充分的认识,尤其是将需求侧灵活性资源参与到电力系统运行中。需求侧资源的开发,不仅有利于国内电力市场的发展和完善,而且大力推进需求侧能源清洁低碳发展能够在碳达峰、碳中和中发挥巨大作用。为此,从碳中和对需求侧资源互动的影响分析以及碳中和下的需求响应互动支撑技术2个方面进行了综述,分析了碳中和对开展需求响应的影响,为有效提高需求侧资源响应电网调度的灵活性与快速性提供了解决思路。     

基于虚拟发电厂理论的双侧调峰多目标协调优化调度

随着大规模新能源并网以及需求侧多样化的灵活性资源接入,电力系统的安全稳定运行正经受着源与荷双重不确定性的考验。为实现广域能源的优化调度,需要对新能源与灵活性资源进行协调控制。基于虚拟发电厂理论,将储能系统、电动汽车、柔性负荷以及分布式新能源等需求侧灵活性资源通过虚拟发电厂方式整合后,同电源侧资源一同接受电网的调度,建立了基于系统调峰指数、电网运行成本以及用户补偿成本的电源侧与需求侧协同调峰的多目标优化模型。该模型能够充分发挥电源侧和需求侧的调峰能力,实现新能源的可靠消纳。仿真分析结果验证了该模型的有效性。     

面向能源互联网的新一代电力系统运行模式研究

电能是所有一次能源可以转化的二次能源,电网是各种能源转换、互联、传输、交互的最佳实现模式。随着大规模可再生能源发电的接入,传统电网的运行模式已不能适应电源侧和负荷侧双向随机变动的运行需求。研究面向能源互联网的电力系统运行新模式是构建新一代电力系统的迫切需求。该文对能源互联网及其他能源系统进行了对比,研究了传统电力系统的运行机制,分析了传统电力系统各发展阶段的运行模式及特点,对新型电力系统的运行模式进行深入探讨,提出基于电力市场主导的发电、输电、用电实时平衡的电力系统动态模型;进而提出了通过构建电力三次系统,即由电力信息二元网络,实现对电网的广域测量、动态感知和协调控制,为能源互联网的市场化运作、智能化调控、经济化运行提供平台支撑;最后展望了基于数据驱动技术和混成控制技术的新一代电力系统控制策略。     

新型电力系统建设环境下的“西电东送”发展研究

随着新型电力系统建设进程不断深入，“西电东送”作为实现新能源大范围资源优化配置的有效途径，其经营发展迎来了严峻挑战和重要机遇。为此，首先综合我国新型电力系统建设的相关政策和专家观点，对新型电力系统的内涵特征进行系统分析，提出新型电力系统应以新能源为供应主体，以保障电力安全稳定供应为前提，以满足日益增长的电力需求为目标，以智能电网为枢纽平台，以源网荷储互动与多能互补为支撑，并具体提出发电侧、电网侧和负荷侧的内涵特征。进而从主网架形态和规模、电网规划和投资以及跨省区输电价格机制等多个方面，分析新型电力系统的新特点给“西电东送”带来的机遇与挑战。研究得出，应逐步建立和发展适应电力系统发展的主网架形态和电网投资优化策略，结合底层技术保障“西电东送”安全稳定运行，并将原有的、仅由终端用户支付的单一制电量输电价调整为双侧付费的两部制输电价，以期助力新型电力系统建设，促进我国“双碳”目标的加速实现。     

源网荷储多元协同调度体系研究与实践

当前,"碳达峰、碳中和"是我国重要的战略目标,建立以新能源为主体的新型电力系统是实现"双碳"战略的重要手段。为适应新型电力系统的发展需求,提出一种源网荷储多元协同调度体系,通过建立适应电源侧、电网侧、负荷侧各类资源参与的电力市场机制和多类资源协作互动调控平台,有效提升了源网荷储间的协调能力和清洁能源的消纳水平。最后,经山东电网多地市源网荷储协调互动试验及试点应用,验证了所提出多元协同调度体系的有效性。     

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。     

纳米碳材料在锂离子蓄电池负极材料中的应用

近年来,纳米碳材料在锂离子蓄电池电极材料中的应用受到广泛的重视,目前纳米碳材料主要有纳米碳纤维(Carbonnanofibers,CNFs)和纳米碳管(Carbonnanotubes,CNTs)两种,本文对这两种纳米碳材料作为锂离子蓄电池负极材料的研究进行了综述。纳米碳材料可以显著提高锂离子蓄电池的嵌锂容量,但存在首次充放电效率不高以及电位滞后的缺点。纳米碳材料作为锂离子蓄电池负极材料的掺杂体具有很高的实用价值,这是由于纳米碳管和纳米碳纤维具有高的比表面积、高的导电和导热性以及优良的机械性能。     

考虑碳税与碳交易替代效应的电力系统低碳经济调度方法

随着碳达峰、碳中和目标的提出,政府主导的碳规制强度日益增大。电力系统作为碳减排主体,将面临碳税与碳交易复合型碳减排政策的约束。研究计及碳税与碳交易替代效应的电力系统低碳经济调度方法,能够协调提升系统运行的低碳性和经济性,具有重要的理论与现实意义。首先在分析碳交易价格波动特征的基础上,采用随机场景法描述碳交易价格不确定性,进而对阶梯型碳税与碳交易替代效应进行建模。之后,建立协调优化碳捕集设备和储能电站的系统两阶段低碳经济调度模型,并结合分段函数线性化和蝙蝠算法对模型进行优化求解。最后,基于某地区的实际参数开展仿真分析,算例结果表明所提模型能够有效提升系统运行的低碳经济水平。     

基于碳排放流理论的电力系统源-荷协调低碳优化调度

在低碳电力的背景下,需求侧资源逐渐参与电力系统调度,为降低电力系统碳排放提供了新思路.建立了一种考虑碳排放流理论和以碳价为价格信号的需求响应电力系统两阶段低碳优化调度模型.首先,以电力系统经济调度为一阶段优化模型.其次,基于Shapley值碳责任分摊方法,计算出各负荷侧碳责任合理范围并由此提出阶梯碳价定制方法,然后基于...     

电力系统碳排放流分析理论初探

采用低碳电力技术是电力行业实现可持续发展的重要举措。现有研究中,碳排放的统计量通常以宏观数据统计为主,按照一次能源消耗量转换得到。此类方法无法揭示电力系统碳排放的特点,在应用中存在着诸多局限性。文中探讨了将碳排放分析与电力系统潮流计算相结合的新思路,提出了电力系统碳排放流的概念。结合网络分析技术,提出并建立了电力系统碳排放流分析的几个基本概念与指标,初步形成电力系统碳排放流分析的理论架构。给出了一个示例系统的计算结果和直观展示,并结合电力系统潮流分析的基本原理,剖析了电力系统碳排放流分析理论的作用和意义。最后对电力系统碳排放流分析理论的应用领域和研究方向进行了展望。     

考虑碳预算与碳循环的能源规划方法及建议

实现碳中和,能源领域碳减排是关键.为研究面向碳中和的能源规划,文章首先分析了碳中和与碳预算之间的关系,之后提出了碳中和目标下考虑碳预算与碳循环的能源规划方法,进而从规划目标、研究范式、碳约束、市场因素等方面与其他能源规划方法进行了对比,最后针对未来能源规划中需要重点关注的能源耦合、碳价设置等问题,提出了相关建议.此方法...     

电力系统碳排放核算综述与展望

碳核算能量化分析碳排放数据,对实现“双碳”目标至关重要。从直接、间接两个角度出发,聚焦电力系统碳排放核算问题。直接碳排放主要源于源侧火电机组和电网侧SF₆气体泄露。首先对火电机组碳排放核算方法及研究概况进行综述,围绕特性、精度、适用范畴等,对排放因子法、物料平衡法、实测法进行分析对比,并简要说明了由SF₆气体泄露造成的等价碳排放核算方法。其次,基于发电负荷等于厂用电负荷、网损及综合用电负荷三者之和这一关系,提出间接碳排放的定义,厘清直接、间接碳排放关系,并比较平均碳排放因子法与基于碳排放流理论核算间接碳排放方法的优劣。最后,分析新型电力系统中直接、间接碳排放的影响因素,并展望未来考虑市场因素下的碳排放核算方法。     

中国电力系统低碳发展分析模型构建与转型路径比较

中国提出的碳达峰目标和碳中和愿景对能源电力碳减排提出了更高要求,电力系统的清洁低碳转型路径亟待探索.首先,从能源电力领域的碳排放现状出发,明确了能源电力在碳减排中的定位.其次,针对电力近中期低碳发展形势,构建了考虑碳排放外部成本的规划模型,开展了量化展望分析;针对远期低碳发展情景,打破不同能源系统边界,创新性地提出了电...     

煤电的低碳化发展路径研究

在我国全面建设社会主义现代化强国和"碳达峰、碳中和"2个远景目标的共同要求下,煤电不但要起到战略保障作用,还需要实现低碳化发展。讨论了煤电的定位和合理的发展规模,提出煤电的低碳化发展首先要考虑存量机组的节能提效,采用节能改造及机组延寿等技术达到提效目的;新建机组必须采用先进高效的发电技术,如超高参数超超临界发电技术以及超临界CO₂循环发电技术,通过降低煤耗减少碳排放;对于全部的煤电机组,需要采取包括锅炉深度调峰、控制系统调峰适应性改造、热电解耦以及储能在内的各种技术实现灵活调峰,但是需要政策支持;由于技术经济性原因,碳捕集和封存技术目前没有得到推广,可以作为实现碳中和目标的技术支撑。上述4个方面一起构成了煤电的低碳化发展路径。     

应用于电力系统的碳捕集技术及其带来的变革

二氧化碳捕集和封存技术是当前最为关键的低碳技术之一,协调了化石燃料利用与碳减排之间的矛盾,从而具有广泛的应用前景。文中全面介绍了当前碳捕集技术在电力系统中的实施情况,描述了碳捕集电厂的发展前景,并结合电厂运行、电网运行、微观个体电厂投资与宏观整体电源规划中的实际需求,阐述了应用于电力系统的碳捕集技术将面临的主要挑战与亟待解决的问题,探讨了碳捕集电厂对于电力系统接纳大规模风电的促进作用,揭示了碳捕集技术的引入对于电力系统所带来的重大变革。     

低碳经济下的电源规划研究

从政策因素、技术因素和市场因素3方面探讨了碳经济对电源规划的影响,建立了评估电源规划的碳经济指标;并将该指标引入传统的电源规划模型,建立了低碳经济下的电源规划模型。通过仿真研究,分析了碳经济指标引入前后的电源规划方案。仿真结果表明,低碳经济下的电源规划能够有效引导能源结构调整,实现CO2减排,符合当今能源发展趋势和低碳经济要求。