跨区特高压直流外送优化提升新能源消纳能力研究

随着跨区特高压通道陆续建成投产,“三北”地区外送能力逐年增加,但新能源弃风、弃光问题并未根本解决。结合电网生产运行实际情况,对多区域间特高压直流外送功率协调优化促进新能源消纳开展研究。首先,分析了典型地区新能源弃电功率的分布特点,研究了不同区域间新能源发电功率的互补性;然后,建立了考虑跨区直流功率优化的新能源消纳能力计算分析模型;最后,针对多地区测算了跨区特高压直流互补促进新能源消纳的效果。算例分析结果表明,所提出的特高压直流优化运行方法提高了全网的新能源消纳能力,可实现多地区新能源消纳空间的充分利用。     

促进跨区新能源消纳的直流联络线功率优化模型及分析

提出了一种考虑直流联络线功率阶梯化运行、送端电网与多个受端电网跨区协调的常规能源与新能源联合优化的发电计划模型。建立了直流联络线功率阶梯化运行的数学模型,该模型满足直流功率调整的各项特性要求,包括直流功率阶梯化、相邻时段不可反向调整、稳定运行持续时间、日交换电量不变等约束,既充分发挥了直流联络线可灵活调节的特点,又避免了高压直流换流设备的频繁转换,提高了直流联络线计划的可执行性。同时,该模型可考虑多个跨区互联电网间的多条输电通道,以及送受端电网间的系统负荷互补性和新能源接纳能力,实现了送受端电网间的协调调度,促进新能源在更大空间范围内消纳。基于国内某跨区互联电网的实际数据,验证了所提模型的有效性。     

对中国新能源消纳问题的分析与建议

近年来,中国新能源消纳矛盾日益突出,2015年弃风弃光电量创历史新高,主要集中在“三北”地区。基于大量调研数据,在分析“三北”地区新能源运行消纳情况的基础上,深入分析新能源消纳困局原因,提出了促进新能源消纳、缓解当前弃风弃光问题的建议。分析表明：加强电网建设是解决新能源消纳的坚实基础,实施热电机组电热解耦是解决新能源消纳的有效手段,完善相关政策是解决新能源消纳的制度保障,市场和计划并重是解决新能源消纳的根本途径。     

以直流联络线运行方式优化提升新能源消纳能力的新模式

在大规模新能源接入的互联电网中,充分利用直流联络线的调整能力,将极大地促进更大空间范围内的新能源消纳。为此,文中提出了一种以直流联络线运行方式优化提升新能源消纳能力的新模式。该模式将联络线交换功率作为可优化的资源,在满足联络线功率调整各种特性要求的前提下,通过联络线功率的调整促进互联电网的新能源消纳。建立了直流联络线运行优化的数学模型,考虑了联络线功率调整的各类约束条件,包括日交换电量不变、联络线功率曲线阶梯化、短时间内不得反方向调节等。基于国内某跨区直流输电通道的实际运行数据开展了算例分析,计算结果表明了所提出模式的有效性。     

中国“十三五”新能源并网消纳形势、对策研究及多情景运行模拟分析

近年来,随着新能源快速发展,中国局部地区消纳形势严峻,在深入分析中国新能源并网消纳现况及存在主要问题基础上,从电源侧、电网侧、负荷侧以及市场机制设计等4个方面,研究提出“十三五”促进中国新能源大规模开发和消纳的关键举措。通过时序生产模拟方法,对2020年新能源消纳能力进行多情景分析,研究各项措施对提高新能源消纳能力的贡献程度,分析实现新能源消纳目标存在的不确定性,提出通过推动相关各方共同努力促进新能源消纳的重点措施,力争到2020年将弃风弃光率控制在5%以内的合理范围。     

通过特高压直流实现大型能源基地风、光、火电力大规模高效率安全外送研究

化石能源消耗引起的环境问题日益突出,风力发电作为技术最成熟的清洁能源在全球范围内得到迅速的发展和应用。近10年来,我国风电发展迅猛,风电装机已跃居全球第一。目前,风电资源富集的西北、东北和华北地区消纳风电的空间趋于饱和,光伏发电也进入大规模发展阶段,迫切需要跨区外送。文章分析我国风电运行面临的主要问题,对位于我国东北和西北地区的大型能源基地通过特高压直流工程实现风、光、火电力大规模、高效率、安全外送的可行性进行系统的分析研究。提出基于年度输电量和典型风、光发电曲线的配套电源装机容量优化计算方法和调度生产模拟方法及其安全经济运行的必要条件。并结合新疆哈密至河南郑州特高压直流工程进行分析计算,优化配套的装机容量,提出重大电网安全技术措施。研究结果表明,在保障电力系统安全稳定的基础上,通过优化风、光、火电装机容量可以最大限度地减少弃风、弃光容量,从而实现我国大型能源基地及其风电、光伏等清洁能源的集约高效开发和利用。对优化调整我国电源结构、加快治理大气污染、实现节能减排目标具有重要意义。     

计及送受端新能源和负荷相关性高压直流功率修正方法

近年来,中国高压直流输电技术的快速发展,为中国跨区消纳新能源电力提供了有效手段。在研究新能源出力特性基础上,基于相关系数法研究了高压直流送端电网新能源和受端电网负荷之间的相关性,在保证直流联络线日交易电量不变的前提下,建立了直流有功功率修正量数学模型,考虑了直流功率调整的各种约束条件,提出计及送受端新能源和负荷相关性的高压直流功率修正方法,以促进新能源消纳并提高直流输电通道利用率。并基于某在运跨区高压直流送受端电网的实际调度运行数据开展算例分析,验证所提方法的有效性。     

考虑直流联络线功率调整的跨区风电消纳模型

为了应对风电在西北地区难以大规模消纳带来的挑战以及当前跨区域电力外送方式存在的问题,考虑直流联络线功率调整以促进跨区域风电消纳成为目前的研究热点。首先以受端电网的直流接入量为目标,优化得到了其直流功率安全接纳限值;然后结合该值以送端电网内火电成本、弃风成本以及直流联络线功率偏差惩罚成本之和为优化目标,同时考虑直流联络线功率的优化以及送端电网内的安全运行约束条件,建立了一个混合整数二次规划(mixed integer quadratic programming,M IQP)模型;最后以具有高压直流外送通道的西北某电网为例对模型进行了验证。仿真结果表明所提模型能够促进风电的跨区域消纳,提高互联系统的经济性。     

考虑跨区直流调峰的日前发电计划优化方法及分析

阐述了中国跨区直流输电对促进西北地区新能源消纳的重要性,分析了目前跨区直流外送模式对新能源消纳的不利影响。综合考虑分析直流输电系统的运行特性和跨区电能交易需求,建立了跨区直流计划调整的混合整数线性约束模型,提出了考虑跨区直流互动调峰的新能源与常规能源协调优化的两阶段日前发电计划编制方法。首先,基于安全约束经济调度(SCED)模型分析了受端电网直流接纳能力。然后,基于安全约束机组组合(SCUC)模型,综合考虑直流计划调整约束、系统平衡、机组运行、新能源出力预测和电网安全等约束条件,以节能环保和新能源消纳最大为优化目标,编制送端电网的机组组合、出力计划和直流送出计划。最后,通过某省级电网及其跨区直流计划优化调整的算例验证了所提方法的有效性。     

直流跨区互联电网发输电计划模型与方法

直流跨区输电为大范围资源优化配置和清洁能源跨区消纳提供了高效的物理平台。充分利用区域间电源结构互济、负荷特性互补的优势,可以有效挖掘电力资源跨区协调优化潜力、提升电网清洁能源消纳能力。为此,文中在兼顾现有国(分)、省两级调度模式的基础上,提出了以直流联络线功率为协调变量,区内优化、跨区协调的直流跨区互联电网发输电计划模式;建立了考虑直流调整灵活性、直流联络线日交易电量、联络线运行功率曲线阶梯化等实际运行要求的发输电计划模型;提出了以直流功率为引导变量的跨区边际机组识别方法,解决了上述大规模混合整数规划模型的求解效率问题。基于省网实际负荷曲线进行算例分析,验证了所提模式、模型、方法的有效性。     

基于非时序模型的新能源消纳能力评估方法

随着风电和光伏装机容量的快速增长,弃风和弃光问题日益突出,开展新能源消纳能力研究,建立消纳能力量化评估体系对电网调度的运行和控制工作有着重要的意义。文中提出了一种基于非时序分析模型的新能源消纳能力量化评估方法。该方法基于概率分析理论,首先利用阿基米德Copula函数构建了新能源理论出力的概率分布,通过负荷特性构建了系统新能源消纳空间的概率分布,进而得到了系统新能源弃电功率的概率分布。然后,再通过新能源弃电功率的概率分布计算得到新能源弃电率,评估系统的新能源消纳能力。最后,基于EPRI 36机组系统验证了所提方法的正确性和有效性,并分析了负荷、新能源装机容量、常规机组调峰率以及备用水平对弃电率的影响。     

适应大规模新能源友好送出的直流输电技术与工程实践

随着能源转型需求增长及新能源快速发展,中国能源结构与电力系统结构正面临着巨大变革。为了适应大规模新能源送出需求,构建以新能源为主体的新型电力系统,迫切需要研发应用灵活可靠的输电技术,基于电力电子设备的直流输电技术重要性日益凸显。目前,中国正在应用的直流输电技术包括常规直流输电技术、柔性直流输电技术及混合直流输电技术。文中基于中国直流输电技术发展和工程实践,归纳分析了大规模新能源经直流送出技术在工程应用中的关键问题,探讨了若干技术方向,为新能源送出技术发展提供了参考。     

多送出直流系统送端故障引发稳定破坏机理分析

随着大容量高压直流逐步投运,电网进一步呈现"强直弱交"特性,多送出特高压直流系统对互联电网稳定性的影响逐渐突显。分析了送端故障引发直流功率瞬降特性,以三区域交直流等值模型为基础,分析了不同功率流向情况下多回直流功率瞬降对送端系统稳定性的影响,并与单回直流闭锁故障进行了对比分析,最后采用"三华"实际电网算例进行了验证。结果表明,多回直流功率瞬降导致的送端系统失稳模式为第一摆/第二摆功角失稳,对送端系统稳定性的影响严重程度接近单回直流闭锁故障,需要进一步深入研究有效的应对措施。