考虑风–光–光热联合直流外送的源–网–荷多时段优化调度方法

为解决西北地区大规模风光并网下电力系统的新能源弃电问题,提出一种考虑风–光–光热联合直流外送的源网荷多时段协调优化方法。首先,对源网荷三侧具备的调峰能力及其互补特性进行分析,充分利用源侧光热电站、网侧特高压直流联络线以及柔性负荷的灵活调节能力,提高风光资源利用率。其次,针对新能源、负荷预测精度日前–日内逐步提高的特点,结合源网荷三侧各类调峰资源具有不同响应速度的特性,并以系统综合运行成本最低为目标,构建源网荷日前–日内两阶段多时段优化调度方法;最后,以西北某省电网2025规划构造的算例仿真验证了该调度方法能够有效促进高比例新能源电网的风光消纳,降低系统运行成本。     

面向高比例新能源接入的电氢耦合系统设想及分析

高比例新能源接入电力系统,其高随机性与波动性将造成系统“源-荷”结构失衡,且高比例电力电子化将导致传统电力系统以同步发电机和机电动态特性为基础的技术特性发生深刻变化。为此,提出了一种采用“送端绿电离网外送-受端离网制氢-氢燃气并网发电”模式的电氢耦合系统,即在送端将新能源电力汇集接入至与交流电网无电气联系的直流输电网络中,在受端满足电解水制氢直流负荷并通过氢燃气发电方式支撑交流电网,从而将大量新能源消纳和新增“西电东送”需求与送端/受端交流电网解耦。所提电氢耦合系统不仅能改善系统电力电量平衡,促进高比例新能源消纳,还能够保障电力系统的安全可靠运行,可为我国高比例新能源电力系统的演进方向提供参考。     

“嵌入式”直流技术在省级输电网中的规划及应用

江苏电网作为典型的省级输电网，面临着大规模新能源接入带来的能源转型压力和挑战，需要从“源网荷储”等各方面进行转型升级。本文通过对负荷、电源、网架结构等江苏能源电力发展格局的分析，总结了江苏电网面临的例如重要输电断面输电能力不足等挑战。结合新能源大规模发展及江苏输电网结构特点，重点分析了“十四五”及远景江苏输电网过江断面输电能力需求，提出了送、受两端均位于江苏交流电网内部且分布长江两侧的“嵌入式”直流技术。相比较于传统的互联方式建设的远距离、大容量直流输电技术，本文提出的 “嵌入式”直流输电技术通常利用现有架空输电线路或现有/预留交流电缆通道，构建江苏省内交直流混联电网，在有限输电走廊空间内可大幅提高电网关键断面的输电能力，挖掘现有电网的供电潜力，满足江苏电网发展的需求。     

特约主编寄语

随着能源系统正在不断向低碳化转型,风电、光伏等清洁能源发电占比不断增大,传统电网的结构形态也需要随之变化,其灵活性和可控性也需要进行提升。柔性直流输电技术的出现,为电网灵活可控、远距离大容量输电、高效接纳新能源提供了新的手段。尤其是采用柔性直流技术可以很方便地构建直流电网,使得电能的直流网络化传输成为可能,在延续100多年的交流电网之外,开始出现了新的电网形态。     

适应新型电力系统调控的电解铝负荷可控技术分析与应用

随着新型电力系统的构建，“网-源-荷”的协调与控制对保障电网运行安全显得极为重要。新能源占比的不断攀升，以风、光为主体的新能源高占比电网，电源侧的调控能力较常规能源机组大幅降低，电网调控灵活性受到严重影响。然后，与“网-源”协调技术形成的相对规范的运管模式相比，目前电网的“网-荷”协调技术则相对空白，特别是在以电解铝为代表的大容量工业负荷不断增长的情况下，大用户用电特性的稳定性，进一步压缩电网调控的灵活性，加剧电网调控风险，负荷侧参与电网调控技术亟待进一步突破。本文针对新型电力系统构建背景下“网-荷”协调控制需求，结合电解铝负荷不断增长对电网的安全影响，基于电解铝大用户的生产工艺，分析了电解铝用户的负荷可控技术及应用情况，为“网-荷”协调技术的突破、“网-源-荷”协调控制水平的提升以及电网与用户的运行安全的保障，提供具体的技术方案与借鉴。     

高比例新能源电力系统演化进程中核电与新能源协调发展策略

核能与新能源作为非化石能源的重要组成部分,对于中国构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有举足轻重的作用。随着大规模间歇式新能源接入电力系统,电网的安全稳定运行面临巨大挑战,核电出力稳定、转动惯量大,可为高比例新能源接入的电力系统提供必要的电力、电量和转动惯量支撑。针对高比例新能源电力系统演化进程中核电、新能源及其他电源的协调发展问题,统筹考虑系统规划与运行层面的相互影响,基于电力系统规划软件GESP及电力系统随机生产模拟软件GridView,建立一套完整的分析模型,提出中国未来核电与新能源的合理发展规模和布局;考虑核电与其他电源以不同方式参与电网调峰对新能源消纳及系统运行经济性等方面的影响,提出促进核电与新能源协调运行的策略建议,为促进中国核电与新能源有序健康发展、深入推动能源转型提供决策支撑。     

“大规模交直流混联电网运行特性、风险及控制技术”专题征稿启事

正由能源资源分布特性及实际用电需求驱动,我国西部、北部大型煤电、水电及可再生能源基地向中东部地区输电规模越来越大,以特高压/超高压线路为骨干网架、全国能源资源优化配置的形态格局已逐步形成。然而,更高电压等级电网的快速发展、大规模的区域间功率交换和新能源发电波动也给电网运行带来了很大的挑战,具体表现为:电网侧层级增多,结构复杂,静态、暂态、动态和电压、频率等多种稳定形态并存,增加了电网稳定控制的难度;发电侧新能源的随机性、用电侧负荷的不确定性,加剧了电网运行潮流的多变性,增加了运行调整控制的难度;交直流混联,大量电力电子设备的应用,电磁暂态与机电暂态交织,交流网络与直流系统耦合,增加了受端直流落点密集地区多回直流同时闭锁的风险,等等。     

湖北电网需求侧资源利用实践与分析

随着湖北电网新能源发电占比不断提高和负荷“尖峰化”趋势加强,亟需充分挖掘利用需求侧资源潜力,推动电力系统由“源随荷动”向“源荷互动”转变。在分析湖北电网2022年迎峰度夏负荷资源结构特点、需求响应典型实践情况基础上,从资源利用方式、资源库建设、系统支撑能力和技术支撑水平4个方面提出了当前湖北电网需求侧资源利用的主要问题及下一步技术措施。     

新能源及电网协调发展中储能的作用研究

新能源的开发与利用是我国未来能源结构转型的重要方向,但新能源发电具有波动性、间歇性和随机性等特点,给电力系统安全稳定运行带来挑战。储能技术作为保障电力系统安全稳定运行的重要技术,在促进新能源发展和电网协调发展中具有重要作用。首先分析了储能技术在促进新能源及电网协调发展中的作用,然后针对新能源及电网协调发展中储能存在的问题进行了探讨,最后从多个角度提出了推动储能在促进新能源及电网协调发展中的应用策略。     

新能源发电设备助力“双碳”途径与措施研究

<正>为满足以新能源为主体的新型电力系统的发展要求，以新能源装备的技术创新带动装备制造行业产业升级为出发点，重点解决以下两方面问题：一方面，面向融入大电网，挖掘新能源发电的主动支撑能力，保证电力系统安全稳定运行，同时借助储能、需求响应等外部调节手段平抑供需波动；另一方面，面向构建独立自主的微能源系统，以“去中心化”为发展目标，加强源网荷储协同发展，推进新能源电站与电网协调同步，充分发挥储能系统双向调节作用。     

基于源网荷储综合调峰资源协同方案研究

宁夏地区调峰主要依靠煤电机组承担,随着新能源的快速增长,宁夏调峰形势更加严峻。基于此背景,从源-网-荷-储灵活性提升入手,构建了以电力系统的总发电成本最低为目标的优化模型,运用SPER_PROS系统进行“十四五”本地区运行模拟。基于以上优化模型,构建满足宁夏调峰资源的8种典型场景,通过对这8种场景的仿真计算分析,得出通过深化煤电机组调峰、需求侧分时峰谷电价、电网侧跨区直流运送方式按照送端负荷参与调峰与增加储能的方式,可以降低新能源弃电量。并提出了基于“十四五”源-网-荷-储综合调峰资源的协同方案及其相关建议与措施,为未来宁夏电网的科学发展提供有力支撑。     

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。     

新能源为主体电力系统的需求侧资源利用关键技术及展望

能源转型背景下的电力清洁低碳化将推动传统电力系统向以新能源为主体的新型电力系统发展.新型电力系统中的电力供应保障和安全稳定运行能力将受到高比例新能源的极大挑战,传统电力系统运行模式下单靠电源侧资源已无法满足安全稳定且经济高效的电力供应要求,必须充分挖掘需求侧资源的潜力,由"源随荷动"向"源荷互动"转变.文中首先阐述了新型电力系统面临的电力安全可靠经济供应新形势,其次研究分析了国内外需求侧资源利用实践,在此基础上,提出了面向新型电力系统的需求侧资源利用关键技术,并从资源开发重点、运行管理、市场机制、政策措施、商业模式5个方面对中国新型电力系统需求侧资源利用进行了展望.     

“双碳”目标下未来配电网构建思考与展望

“双碳”目标推动下新能源快速发展,电力系统不同时空尺度下的能量和功率平衡面临着巨大挑战,亟需开展未来电网尤其是配电网路径构建相关研究。具有自平衡调节能力的综合能源网络——微能网可充分发挥电网在推动能源零碳/低碳化生产消费中的枢纽作用,将在未来电网转型升级中发挥举足轻重的作用。首先,总结对比了传统配电网、主动配电网、未来低碳配电网发展演进阶段和模式;其次,基于未来新型“源网荷”特征,提出一种通过构建微能网,并利用微能网单元与配电网互联互动,自下而上逐层演变的未来配电网构建思路,并给出了一种原子型未来配电网组网形态构想;最后,从不同角度对未来配电网演化构建的研究方向进行了展望。     

特约主编寄语

正能源转型与结构调整催生了中国电力行业的重大变革,高比例可再生能源发电、规模化直流输电以及电气化高效用电的快速发展给电力系统带来了源—荷侧的高度双重不确定性和源—网—荷侧电力电子化的两大基本挑战。本专辑是《电力系统自动化》编辑部结合业界研究动态策划推出的"高比例可再生能源电力系统"系列专辑的第五辑,面向高比例可再生能源并网及系统安全高效运行的重大科学问题,侧重关注含高比例可再生能源电力系统的预测规划、调度运行与稳定控制。我们非常荣幸地受邀担任该系列专辑第五辑的特约     

源荷双边参与的高比例新能源电力系统能量与备用市场联合出清方法

风光出力的随机性与反调峰特性增加了电网对新能源的消纳难度。利用源侧、荷侧的灵活可调节特性,设计源荷双边参与规则,引导源荷进行跨时间的双向功率协调以支撑清洁能源高效消纳。首先,梳理源荷双边参与的基本原则与原理,明确交易主体、品种以及模式并设计其参与规则。然后,基于源荷双边参与规则,构建计及源荷双边参与的日前能量与备用联合优化调度模型,在促进新能源消纳的同时降低工业用户用电成本。其次,针对多场景混合整数规划的求解难题,采用改进的渐进式对冲分解算法进行求解,通过启发式的变量“固定-筛选-松弛”,保证模型的收敛性。最后,基于IEEE 118系统进行算例分析,验证了所提能量与备用联合出清模型在促进新能源消纳方面的有效性。     

高比例可再生能源电力系统的协同优化运行技术展望

近年来,随着风力发电和太阳能发电的大规模快速发展,以及交流、直流输电线路的不断建设,中国电力系统呈现高比例可再生能源和交直流混联电网两大重要特征和趋势。在分析国内外研究现状及存在问题的基础上,文中从源—荷双重不确定性的交直流混联系统态势感知、考虑宽频带稳定约束的大规模可再生能源集群并网协调控制、高渗透率可再生能源配电系统源—网—荷交互的灵活重构与协同运行、高比例可再生能源并网的交直流混联系统多尺度运行优化与决策等四个方面,提出了含高比例可再生能源电力系统协同优化运行方面亟待研究的关键技术内容,构思了研究方案,并对其难点问题与挑战进行了展望。     

面向高比例新能源消纳的西北调峰辅助服务市场机制及实践

“源网荷”灵活互动是智能电网发展、电力市场化改革背景下能源系统转型升级的必然发展趋势,也是解决西北地区新能源调峰资源短缺、消纳空间不足的关键。梳理了国内外面向高比例新能源的“源”“荷”“网”及“源荷”联动下的辅助服务市场的市场机制、交易品种等关键技术及建设经验,立足西北电网的调峰瓶颈及障碍,基于现行西北区域省间调峰辅助服务市场平台,提出了适宜西北地区负荷特性及新能源消纳需求的“源网荷”联动调度模式及交易机制,以期利用市场杠杆与调度策略并行的调控手段,激发源网荷各主体调峰意愿,联动多主体协同参与调峰,共同促进西北地区新能源的全面消纳。     

新能源电力系统中需求侧响应关键问题及未来研究展望

化石能源短缺和节能减排的双重压力促使中国能源发展方式亟待转型调整。随着新能源发电的规模化并网应用,传统电网正在逐步向着新能源电力系统方向演变,并对其运行控制带来显著的影响。作为一类虚拟可控资源,在新能源电力系统中考虑需求侧响应(DR)可有效克服新能源发电的间歇性问题,提高电网对新能源的利用效率,实现源荷互动与协同增效。文中首先简要介绍了新能源电力系统的基本特征及内涵理念;其次,根据资源的分类及特点,总结了不同类型DR对新能源电力系统的潜在贡献及作用影响;在此基础上,从规划、运行、控制、评价这4个维度对新能源电力系统中DR问题的研究情况进行了总结,并就上述领域值得进一步关注的研究方向给出了相关建议;最后,结合当前国情,对推动新能源电力背景下DR应用及其保障机制建设提出了一些建议。     

泛在电力物联网在智能配电系统应用综述及展望

构建泛在电力物联网作为支撑建设坚强智能电网以及能源互联网的重要内容，对保障电网弹性安全运行、实现异质能源友好接入、服务用户精细化用能具有重要意义。配电网作为电力系统连接产－销两端关键中间环节，依靠泛在电力物联网技术将全面提升其深度感知与精细控制能力，促使配电网由传统的“源→荷”单向供能模式向“源荷”双向能量流动模式转变，并赋予配电网能源数据共享、服务提供的新型角色。文章从泛在电力物联网基本概念、体系架构、典型功能、关键技术，以及泛在电力物联网在配电系统中的典型应用等方面进行综述，并对泛在电力物联网未来的发展和挑战进行讨论。