能源互联网“源–网–荷–储”协调优化运营模式及关键技术

能源互联网是实现我国能源革命目标的关键,而互联网技术将成为推动我国能源产业转型和发展的重要手段。首先阐述了能源互联网的基本概念和主要特征,在此基础上分析了智能电网在能源互联网体系中的定位和作用,提出了能源互联网广义"源–网–荷–储"协调优化运营模式。其次总结了实现能源互联网协调优化的关键技术,分析了国内外能源互联网项目的实践经验,并提出我国发展能源互联网的政策建议。     

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。     

面向新型电力系统的源网荷储一体化电力平衡方法研究

在新型电力系统建设的要求下和双碳目标的约束下,电力系统中的新能源比例、新型负荷比例不断提升, 新能源电源相较于传统电源不确定性更高,受自然条件的影响较大,波动更大,给电力系统稳定带来了冲击.从规划角度来看,新能源的大规模建设势必会改变区域电力系统的组成结构,传统方法的电力平衡已不能满足新型电力系统下的电力电量平衡需求.为解决新型电力系统建设中电力电量平衡计算问题,提出新的源网荷储一体化电力平衡方法,以曲线拟合的方式替代传统的断面式电力电量平衡,能更好地适应新型电力系统建设,节约电网投资.     

计及源荷互补特性的“源网荷储一体化项目”优化配置

针对“源网荷储一体化项目”(后简称一体化项目)在风光消纳率、清洁用电率等方面的建设要求,提出了计及源荷互补特性的一体化项目优化配置方法。基于包含风光发电制氢负荷、可平移工业负荷、电动汽车快充站的一体化项目拓扑,建立了一体化项目内部的多类型负荷用电功率模型。提出基于分时Copula函数生成时序一致的风光联合出力场景集的方法,进而提出分为风光额定功率配比优化、容量配置优化、负荷接入位置优化三阶段的一体化项目优化配置方法。通过算例分析对所提方法的可行性和有效性进行仿真验证。     

源网荷储一体化项目实施策略研究

实现“碳达峰、碳中和”是经济社会一场广泛而深刻的系统性变革.以位于某市中心城区的２台２００ MW燃煤供热机组关停后的替代方案为研究对象,提出以“清洁供暖＋风、光、充、储一体化” 为核心的“碳达峰” 策略,以充分发挥能源绿色化对降低碳排放强度及总量的重要作用.     

电气化铁路“源–网–车–储”一体化供电技术

随着电气化铁路的高密度与高速度发展,为支撑“碳中和”愿景实现,亟需进行其用能结构的绿色化、高效能与高弹性变革。为此,立足于电气化铁路的特性与需求,构筑电气化铁路“源–网–车–储”一体化供电系统。首先,探讨“源–网–车–储”系统架构与多环节协同运行机制;其次,提出协同运行控制策略,通过“源–网–车–储”多环节联合调控,实现新能源发电与再生制动能量的高效利用,系统电能质量、稳定性与应急供电能力提升,列车柔性不断电过分相与接触网直流融冰;然后,基于牵引变电所实测负荷数据搭建仿真模型,验证了所提方案的有效性。最后,展望了发展“源–网–车–储”一体化供电系统还需突破的系列关键技术。     

“源-网-荷-储”协同的园区微电网优化调度

园区微电网运行在"以热定电"方式下时,微型燃气轮机电能完全跟随热负荷,限制了微型燃气轮机在经济调度中的作用。针对这一问题,提出一种考虑微电网中央控制器(microgrid central controller,MGCC)信息、微电网运行约束、储能约束的"源-网-荷-储"4层模型,解耦了微型燃气轮机电热出力的强耦合性,采用改进的粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法对模型求解,优化微电网内各单元出力。将该模型应用于某微电网实际算例,并与"以热定电"、"电热分供"2种运行方式进行比较,分析结果表明,该优化模型能够实现"源-网-荷-储"协调调度,降低微电网运行成本。     

风光水火储一体化/源网荷储一体化研究专刊特约主编寄语

在"碳达峰、碳中和"目标愿景下,国家发展改革委、国家能源局在2020年8月发布了《关于开展"风光水火储一体化""源网荷储一体化"的指导意见(征求意见稿)》,强调多电源互补发电、合理配置储能并以储能等先进技术和体制机制创新为支撑,探索构建风光水火储及源网荷储高度融合的新型电力系统发展路径.另外,2021年6月,国家能源局...     

关于开展“风光水火储一体化”“源网荷储一体化”的指导意见（征求意见稿）

正党的十八大以来,我国电力工业发展取得了举世瞩目的成就,有力支撑了经济社会平稳有序发展。但同时电力系统综合效率不高、源网荷等环节协调不够、各类电源互补互济不足等深层次矛盾日益凸显,亟待统筹优化。为提升能源清洁利用水平和电力系统运行效率,更好指导送端电源基地规划开发和源网荷协调互动,积极探索"风光水火储一体化""源网荷储一体化"(以下统称"两个一体化")实施路径,现提出以下意见。     

面向新型电力系统源网荷储协同的电力平衡方法

在 “双碳目标”的背景下,提出了构建以新能源为主体的新型电力系统.而新能源快速发展和新型用能设 备广泛接入,对传统配电网规划提出了挑战.源网荷储协同的电力平衡是新型电力系统规划的核心,新型平衡资源考虑得越多,电网越经济,但风险也越大,反之亦然,因此需要对平衡进行折中和优化.以负荷预测为基础,综合考虑源网荷储等各方面灵活资源,通过叠加电能替代负荷、常规负荷、新能源出力、用户侧主动削峰填谷、电网侧调峰、 基于激励的需求响应、政府主导有序用电等,得到总负荷曲线、净负荷曲线、自然削峰后曲线、电网侧调峰曲线、平衡曲线与电力需求,创新性地提出了一种面向新型电力系统源网荷储协同的电力平衡方法和流程,助力新型电力系统 建设.     

基于多场景的商业园区源-储-荷系统运营模式及投资决策研究

含源-储-荷系统的智能化商业园区是我国能源互联网建设的重要方向之一。开展商业园区源-储-荷系统的运营模式及投资决策研究。从投资和运营2个角度分析不同利益主体的权责关系,提出源-储-荷系统的商业运营模式;在此基础上,基于分布式能源全寿命周期的经济性理论,分别建立源-荷、储-荷、源-储-荷3种应用场景下能源投资商和园区开发商的盈利模型;结合商业园区的电价政策,通过敏感性分析给出分布式光伏/储能投资商提升投资回报水平的建议。仿真结果表明,分布式光伏投资商在商业园区具有较高的投资回报率,而储能投资商盈亏平衡的实现有待于储能成本的下降,其降幅要求在源-储-荷应用场景下较为苛刻。     

基于能源路由器的微网源荷储联合优化调度

随着能源结构的改革,能源需求侧负荷类型愈发多样化,为有效协调微网内源荷储供需关系,提高微网内多能耦合、多能互补的调度能力,本文提出一种基于能源路由器管理微网内源荷储的联合优化调度方法。首先,建立考虑柔性负荷参与调度的能源路由器源荷储能源转换扩展模型,在此基础上以日运行成本最小为优化目标,建立考虑源荷储供需关系的优化调度模型;其次,提出基于非线性权重因子改进的鲸鱼优化算法求解策略,得到典型日微网源荷储联合调度方案;最后,通过算例验证本文提出的源荷储联合调度能够提高新能源的消纳能力,有效降低日运行成本。     

长沙地区源网荷储协同现状及展望

<正>近年来,长沙地区负荷屡创新高,电网局部供电瓶颈较为突出,度冬度夏期间电网处于脆弱的“紧平衡”状态,源侧调峰能力发展遭遇“瓶颈”,源随荷动难以满足当前要求。同时在以新能源为主体的新型电力系统构建过程中,新能源装机和电量比例越来越高,发用电一体“产消者”大量涌现,整体呈现为以大电网为主导、多种电网形态相融并存的格局,各类电源统筹协调不够、源网荷协同调控不充分等问题愈发严重。为此,长沙地区聚焦源荷时空交错,开展“电网新型态”优化;聚焦资源调控难题,开展“调控新模式”建设;聚焦多方协同互动,     

华中:源网荷储协同发力

基于天气、来水和华中地区内外电力供应形势,华中电网2022年迎峰度冬电力供需形势分析预测报告预计,正常情况下今冬明春华中电网最大负荷1.81亿干瓦,同比增长13.6%。     

面向微电网源–储–荷互动的分布式多目标优化算法研究

微电网能量管理系统(microgridenergymanagement system,MGEMS)是保障微电网高效运行的基础,运行优化算法是MGEMS的核心。该文基于势博弈理论,提出一种完全分布式多目标运行优化算法以适应和支撑微电网开放性、智能性,尤其是个体自利、自治和即插即用的发展要求。通过将元件单元(包含负荷)作为独立的决策主体,根据不同类型的自利性目标建立多目标优化模型。引入势博弈,建立源–储–荷互动的分布式优化博弈模型。进一步,结合多目标粒子群算法(multi-objectiveparticleswarmoptimization,MOPSO)与约束支配原则,完成该模型的分布式迭代求解。仿真结果表明,微电网个体的自利性和智能性得以充分体现,经济性、环境性和满意度等多目标得以协调,分布式的个体利益与全局利益得以统一,验证了所提算法的可行性与有效性。     

含海洋能发电的海岛微网源荷储容量优化配置研究

为了提高风能、太阳能和海洋能等可再生能源的利用率,并保证远洋海岛淡水供给,合理地配置微网的源荷储容量是海岛微网建设的关键。结合海岛特有的源荷特点,针对海岛微网源荷储容量配置所面临的问题,文中提出了一种含海洋能发电的远洋海岛微网源荷储容量优化配置方法。分析典型海岛微网结构,并建立波浪能、潮汐能及海水淡化等海岛特有的源荷模型;根据远洋海岛源荷运行特性,将外层容量配置优化和内层运行成本优化相结合,提出海岛微网源荷储容量配置的双层优化模型;考虑供电可靠性和居民用水需求,基于构建的海岛微网协调运行控制策略,利用粒子群算法对双层优化模型进行求解。算例分析表明,文中提出的优化配置方法可以更加合理地实现海岛源荷储容量配置,为未来远洋海岛微网建设提供理论依据和技术支撑。     

基于小区源-储-荷协同的微网多能协调控制策略

小区光伏配备的储能装置容量有限且运行模式单一,不能充分发挥储能作用。文中将天燃气储气备用、空调可控负荷产生的虚拟储能与储能装置一起组成储能系统,提出使储能系统在光伏平抑波动、电网有功功率波动和峰谷电价套利3种模式下协调运行的控制策略。在光伏平抑波动和电网有功功率波动模式中,利用小波包分解得到虚拟储能输出功率参考指令,根据空调、燃气管道等状态信息得到虚拟储能输出功率,储能装置根据荷电状态选择性地作为虚拟储能的后备。峰谷电价套利模式中,利用储能装置空闲时段并结合分时电价信息进行充放电控制。3种模式协调运行,可实现小区源-储-荷能量管理。在Matlab中仿真不同模式组合下储能系统的输出功率,验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

新型电力系统背景下源网荷储一体化项目友好性评估方法

随着双碳目标和新型电力系统的发展,源网荷储一体化项目逐渐成为电网内不可忽视的一种新业态,但项目的无序接入,会引起电网运行问题。从交互方式、系统接入、内部配置、规划进度共4个维度优选指标,通过层次分析法、熵权法和逼近理想点法构建了一套源网荷储项目对电网友好性的评估方法,该方法是新型电力系统建设过程中的重要探索。通过该方法对某省级电网源网荷储申报项目进行排序,其结果与该省源网荷储申报项目的优选结果一致,验证了方法的合理性和有效性。     

面向“源-网-荷-储”的主动配电网优化重构及协调调度研究

针对面向"源-网-荷-储"的主动配电网(active distribution network,ADN)的协调优化运行问题,首先提出了考虑分布式电源(distributed generation,DG)、电池储能系统(battery energy storage system,BESS)接入下的主动配电网日前协调优化运行模型。模型以1天24 h内的网络损耗为优化目标,考虑DG、BESS等的时序特性,基于多时段配电网络重构及BESS运行优化达到"源-网-荷-储"的协调优化。之后采用二阶锥规划(second order cone programming,SOCP)方法对模型进行求解。最后采用IEEE 33节点算例进行验证,分析了不同DG、BESS接入容量下,ADN协调优化运行结果。结果表明所提的协调优化运行模型能大幅降低系统网络损耗、提高系统的运行特性。