双碳目标下的新型电力系统规划新问题及关键技术

新型电力系统规划是引领电力系统低碳发展及转型的重要前提。首先阐述了新型电力系统的技术特征,指出低碳电力规划所面临的源-荷不确定性加剧、低碳电力市场化发展、碳水平评估、运行模拟、多主体协同规划若干新问题,提出新型电力系统规划的基础模型及技术框架,最后结合新型电力系统技术特征及框架对相关关键技术研究成果进行综述,并给出新型电力系统规划的重点研究方向,以期为低碳发展目标下的电网规划决策研究提供参考。     

碳中和目标下构建新型电力系统的挑战与展望

构建以清洁低碳能源为主体的能源供应体系,建设新型电力系统是实现碳中和目标的关键举措。电力系统从化石能源主导转变为清洁能源主导,面临新型平衡体系、复杂安全机理、成本疏导机制等多重挑战与变革。该文从结构、形态、技术、机制4个方面分析新型电力系统的内涵与特征;分析研判新型电力系统演化路径;最后,针对新型电力系统构建提出发展建议与展望。     

高比例可再生能源电力系统的关键科学问题与理论研究框架

大力发展可再生能源是应对能源危机和环境问题的重要手段,高比例可再生能源并网将成为未来电力系统的基本特征。文中从高比例可再生能源接入带来的强不确定性和高度电力电子化带来的稳定机理变化两个方面,分析了高比例可再生能源电力系统面临的关键科学问题。在此基础上,从中国未来电力系统结构形态分析与电力预测、含高比例可再生能源的输电系统规划、含高渗透率可再生能源的配电系统规划、电力电子化电力系统稳定性分析、含高比例可再生能源交直流混联系统的优化运行等5个方面,提出了高比例可再生能源电力系统的研究框架,重点阐述了这5个方面的相互关系。最后,对未来高比例可再生能源电力系统的研究进行了总结和展望。     

不确定优化调度研究综述及其在新型电力系统中的应用探讨

构建新型电力系统,是促进“双碳”目标实现的重要举措。随着新型电力系统建设的不断推进,电力系统的不确定因素愈加凸显,且相互耦合,给电力系统运行调度带来了极大挑战。针对考虑电力系统不确定因素的调度问题,近年来涌现了大量研究成果。为了总结当前电力系统不确定调度的研究现状,理清仍需解决的问题及关键技术,明确未来研究方向和着力点,开展了系统的研究综述工作。从文献发表的内容、期刊和年份等方面进行分析,提炼电力系统不确定性调度的研究热点,分析了电源、负荷、市场环境、参数和政策5个方面所涉及到的不确定因素;将电力系统不确定性调度模型分为Wait-and-See和Here-and-Now两种类型,并归纳总结了不同模型对应的求解方法;然后基于现有的研究成果,探讨了不确定优化调度在新型电力系统中的应用;最后,对全文进行了总结,展望了未来的发展方向。研究成果为了解和应用新型电力系统不确定性调度的研究提供了参考模型和方法,也为深入研究和解决新型电力系统不确定性调度问题提供了思路和方向。     

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。     

特约主编寄语

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.     

新型电力系统的"碳视角":科学问题与研究框架

电力在我国能源消费与碳排放中占据重要地位。电力系统低碳转型,构建以新能源为主体的新型电力系统将对我国碳达峰、碳中和战略目标的实现起到关键作用。该文首先分析了从“电视角”到“碳视角”下电力学科研究体系的转变趋势,并对当前“碳视角”下的电力系统研究概况进行了综述。基于“碳视角”下的电力系统研究路径,从电力系统全环节碳排放计量和“战略-技术-市场”协同低碳化解决方案2个方面,分析了电力低碳转型过程中的关键科学问题。在此基础上,从碳计量与碳追踪、碳规划与碳轨迹、碳减排与碳优化、碳市场与碳交易4个方面提出了新型电力系统“碳视角”的研究框架,并对关键研究内容进行了分析和阐述。     

风电并网对电力系统的影响初探

风力发电作为一种新型的可再生能源,具有改善能源结构、经济环保等方面的优势。通过分析风电并网对电力系统带来的影响,为电力系统运行规划人员提供参考及为相关风电管理办法的制定提供依据。     

含高比例可再生能源的电力系统运行可靠性解析评估方法综述

随着“双碳”目标的推进，高比例可再生能源广泛接入，电力系统呈现出不确定性因素多、源荷变化快、多重随机性强等特点，给电网的安全稳定运行带来了新的挑战。解析法是最常用的运行可靠性评估方法之一，具有数学模型清晰、计算效率稳定、枚举状态关系明确等优势，有助于保障电力能源的安全可靠供应。从电力系统运行可靠性的概念和评估流程出发，归纳亟待解决的问题。在此基础上，从可靠性评估效率提升、考虑极端灾害的不确定性建模和序贯解析评估3个方面归纳了现有研究成果及其存在的不足。最后，展望了含高比例可再生能源的电力系统运行可靠性解析评估方法的未来研究方向。     

“双碳”目标下我国能源电力低碳转型路径

能源电力低碳转型是实现碳达峰、碳中和的关键,事关我国经济社会发展全局。以实现我国经济社会发展目标为约束,以保障能源供应安全为前提,综合研判我国化石能源减少与非化石能源替代时序,对比分析不同国际国内能源资源供应形势下电力转型情景,提出零碳电力系统发展路径,从科学设定目标、夯实安全基础、加快清洁替代、加强科技引领、创新体制机制等方面,提出推进我国能源电力低碳转型措施建议。     

考虑可再生能源接入的综合能源系统规划评述与展望

建设多能耦合的综合能源系统是解决可再生能源消纳问题的有效途径之一。可再生能源的接入大大增强了综合能源系统的不确定性,如何合理分析并应对不确定性带来的影响是综合能源系统规划研究中的重要课题。文章首先总结了可再生能源接入下综合能源系统的典型结构。然后,梳理了综合能源系统多能负荷预测方法和多能流分析技术的研究成果,进一步从能源站规划、能源网络规划和站网联合规划3个方面归纳总结了考虑可再生能源接入的综合能源系统规划研究进展。最后,从可再生能源消纳新场景探索、考虑可再生能源接入的多能流分析技术、考虑多重不确定性的综合能源系统规划和考虑多能需求侧管理的综合能源系统规划4个角度展望了未来可能的研究方向。     

考虑高比例可再生能源出力不确定性的电力流规划方法EI北大核心CSCD

可再生能源接入比例的不断增加给包括电力流规划在内的电力系统规划工作提出了新的挑战,要求电力流规划必须考虑高比例可再生能源接入所带来的不确定性影响。提出了负荷水平模式的概念,对不同负荷水平出现时间和频度进行了分析,进而根据历史数据给出相应负荷水平下风、光等可再生能源出力的概率统计性特征及相应场景。在此基础上,建立了以社会总成本最小为目标的电力流规划模型,并采用了负荷水平模式+概率场景的方法来处理不同负荷水平下的可再生能源不确定性,可有效缩减不确定性的概率空间,提高了规划的精度和可靠性。最后利用某区域电网算例对所提模型进行了验证,并与现有主流不确定性规划方法进行了对比,仿真算例结果验证了所提模型的有效性。     

“双碳”目标下宁夏构建新型电力系统的问题与建议

宁夏作为国内首个新能源综合示范区,新能源装机占比2022年底将达到50%,超越煤电成为第一大电源,随之面临新型电力系统建设带来的问题和挑战。围绕能源资源禀赋、电网网架、电力外送、新能源消纳和转型政策5个方面总结宁夏构建新型电力系统的基础与优势,并结合宁夏发展实际,从产业结构、电力供应保障、新能源并网消纳、安全稳定运行4个方面分析新型电力系统构建过程中存在的问题;最后,围绕上述问题提出了加快能源产业结构转型升级,保障电力安全可靠供应,提升新能源并网消纳能力,提高新型电力系统安全防护能力等相关建议,对推动宁夏能源转型发展和新型电力系统建设具有一定的指导意义。     

考虑电源灵活性与互补性的多能源电力系统互补协调分层优化调度

针对风光等不确定性电源并网后对电力系统带来不确定性的影响,并引起了大量弃风弃光弃水的问题,以提高可再生能源消纳能力为目标,提出一种考虑电源灵活性与互补性的多能源电力系统互补协调分层优化调度方法。首先,对电源的灵活性供给与灵活性需求进行量化分析;其次,从提升系统可再生能源消纳和节能的角度考虑,对系统的互补目标性、互补需求性分别进行分析;再次,基于互补指标和灵活性裕度约束,建立以可再生能源消纳量最大为目标的多能源电力系统互补协调分层优化调度模型;然后,提出基于互补性指标和各能源灵活性约束的分层求解策略;最后,基于西北某省实测数据进行实例分析,证明了所提调度方法和求解策略正确、有效。     

考虑高比例可再生能源出力不确定性的电力流规划方法

可再生能源接入比例的不断增加给包括电力流规划在内的电力系统规划工作提出了新的挑战,要求电力流规划必须考虑高比例可再生能源接入所带来的不确定性影响。提出了负荷水平模式的概念,对不同负荷水平出现时间和频度进行了分析,进而根据历史数据给出相应负荷水平下风、光等可再生能源出力的概率统计性特征及相应场景。在此基础上,建立了以社会总成本最小为目标的电力流规划模型,并采用了负荷水平模式+概率场景的方法来处理不同负荷水平下的可再生能源不确定性,可有效缩减不确定性的概率空间,提高了规划的精度和可靠性。最后利用某区域电网算例对所提模型进行了验证,并与现有主流不确定性规划方法进行了对比,仿真算例结果验证了所提模型的有效性。     

多能源电力系统生产模拟:现状与挑战

生产模拟是研究电力系统发展运营问题的重要工具,能够提供运行成本、可靠性、灵活性以及电能成本、电价等各类系统运行指标。针对大规模可再生能源电力并网所带来的挑战,该文从元件模型、生产模拟框架、模拟计算方法以及相关应用等几个方面对多能源电力系统生产模拟研究现状进行了分析和介绍,总结指出了可再生能源主导电力系统生产模拟所面临的关键问题。迫切需要完善生产模拟的方法体系以适应清洁能源发展和电力市场改革的需求。     

电力系统运行模拟与容量规划工具研究与应用综述

电力系统运行模拟与容量规划软件工具在电力系统的规划、运营和评估中发挥着重要的作用.近年来,随着可再生能源大规模并网,运行模拟与容量规划的模型与方法研究成果层出不穷,对应的软件工具也迎来显著进展与更新.文中综述了多种国内外主流的运行模拟与容量规划软件工具,侧重分析各类软件工具的特点,包括一般架构、时间分辨率、潮流模型、机...     

构建100%可再生能源电力系统述评与展望

大力推动可再生能源发展是应对当前能源危机和环境问题的重要手段,全球许多国家和地区陆续提出未来向100%可再生能源电力系统(100%renewableenergypower systems,100%REPS)转型的设想,相关学术研究成果在近年来也持续大量涌现。为全面综述该领域的国内外研究现状和发展趋势,对进一步开展该领域相关研究工作提供参考和借鉴,该文阐述100%REPS的基本概念及其与碳中和电力系统、纯清洁能源电力系统的联系和区别,从技术、经济、政策3方面分析构建100%REPS将面临的主要挑战。在此基础上,从电源规划、网架规划、无功配置、稳定性分析与控制、运行调度、电能质量优化6个环节,综述当前相关研究成果,拟定应对这些挑战的潜在研究方向,分析其中需要重点关注的难点问题,进而提出一套面向100%REPS的研究框架。最后,对未来100%REPS的应用实践与探索进行总结和展望。     

考虑灵活性与经济性的可再生能源电力系统源网联合规划

传统经济性规划方法无法反映电力系统灵活性,难以满足高比例可再生能源电力系统的规划需求,为此,提出一种考虑灵活性与经济性的多目标源网联合规划方法。分析源荷两侧的灵活性需求,并从功率平衡与功率传输两方面实现电源灵活性与电网灵活性的定量评估。在此基础上,综合考虑电源、线路2种灵活性资源,建立兼顾灵活性和经济性的电力系统双层联合规划模型：上层是规划方案的多目标优化决策,实现源网灵活性和经济性的协同优化;下层是多场景运行模拟,对规划方案的灵活性与经济性进行定量评价。IEEE RTS-24节点系统与IEEE 118节点系统的算例结果表明,所提规划方法能够有效响应并平复可再生能源电源与负荷的不确定性功率波动,提高系统的灵活性以及对可再生能源的消纳能力。     

含高比例可再生能源电力系统灵活性规划及挑战

未来高比例可再生能源的随机变化特性将给电力系统运行灵活性带来前所未有的挑战,对系统的灵活性资源进行规划成为必要的研究工作。对含高比例可再生能源电力系统灵活性规划的研究动态进行评述,首先分析了高比例可再生能源电力系统的基本特征,给出了电力系统灵活性的定义、主要灵活性资源类型和灵活性平衡原理,然后介绍了灵活性定量评价指标体系,最后,提出了电力系统灵活性协调规划的核心内容及求解思路、存在的关键难题及技术解决思路。