高弃风弃光背景下中国新能源发展总结及前景探究

针对当前中国新能源存在的高弃风弃光率问题,基于2004年至2015年国家能源局发布的数据,全面总结了过去十二年中国新能源发展历程。通过对新能源上网电量以及各区域、各省份弃风率和弃光率的计算,总结了中国新能源发展的六大特点,分析了造成当前中国新能源高弃风弃光率的五大原因。从实现新能源可持续发展的层面,提出了解决中国高弃风弃光率的六条措施,重点需要在国家层面上加强统一的电力系统规划等顶层设计,增强电力能源配置能力。最后展望了中国新能源未来发展前景,为当前中国新能源健康发展提供借鉴。     

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。     

电力系统弃风指标和弃风序列建模研究

随着弃风电量的快速增加,弃风问题已经引起社会的广泛关注。提出了电力系统弃风序列评价指标：弃风时段分布,弃风持续时间以及弃风持续电量。提出了一种基于时序生产模拟的弃风序列建模方法,该方法通过建立新能源消纳最大的时序生产模型,计算得到弃风序列。通过实际弃风序列和仿真弃风序列特性的对比,验证了基于时序生产模拟的弃风序列建模方法的有效性;同时模拟结果显示,高比例风电接入背景下,长弃风持续时间下的弃风电量占比大幅提高,弃风问题更加突出。     

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。     

跨区直流外送模式对新能源消纳的影响分析及应用

随着新能源并网容量的不断增加,新能源消纳矛盾日渐突出,跨区直流的应用有利于在更大范围内消纳新能源。目前,直流外送交易模式分为中长期外送交易和富余可再生能源跨区现货交易2种,为了研究这2种不同外送模式对新能源消纳的影响,在新能源消纳时序仿真模型基础上,建立了考虑中长期外送交易和可再生能源跨区现货交易2种交易模式的新能源消纳模型,利用该模型分析了不同交易模式对新能源弃电率、外送中的新能源成分、新能源发电量占总发电量比例、直流利用时长等指标的影响。基于西北某省的实际数据开展仿真计算,验证了所提模型的有效性,并应用模型和研究结论对该省的直流计划进行了优化安排,在保证直流利用时长的前提下有效降低了新能源弃电率。     

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。     

风电弃风与水电弃水因素分析

介绍了中国风电发展现状以及与国际上风电发展模式的不同特点.对当前存在的风力发电弃风与水力发电弃水现象的合理性进行分析,给出了相应的措施与建议.提出应大力发展清洁能源,并尽力做到少弃风、少弃水.     

促进新疆新能源消纳中电化学储能容量需求分析

近几年,新能源发电装机比重迅速增大,承担主要调峰任务的火电机组比重逐年下降,冬季新能源丰期与供热期叠加,造成电网调峰异常困难。在分析新疆新能源消纳问题、风电、光电的出力特性以及主要的电化学储能技术特点的基础上,为尽可能消纳新能源发电量,测算出"十四五"期间新疆电网的调峰电源容量需求,提出适用于新疆电网需要的电化学储能技术及储能规模。     

青海电网新能源多尺度消纳规律及归因分析

随着并网风、光装机的不断扩大,青海电网将面临日趋严峻的弃电问题。该文探索新能源弃电规律及影响因素,并提出大规模新能源消纳对策,对青海电网安全、高效运行具有重要的实践意义。首先,分析了青海电网近年来的运行状况,明确青海电网多尺度弃电规律及其原因;其次,解析了多个典型日电网实际运行过程,阐明青海电网发生弃电的影响因素,并采用局部加权散点平滑回归（LOWESS）方法,构建了弃电率与新能源出力和水电之间的函数关系;最后,提出了提升青海省新能源消纳水平的措施。     

风电年最大弃风电量计算方法及分析

为最大限度保障风电消纳,在规划论证风电装机规模过程中,有必要定量分析风电装机规模与弃风率、消纳风电电量占全社会用电量比重等指标之间的关系。提出年最大弃风电量的概念,基于风电出力和负荷持续曲线,提出了一种计算年最大弃风电量方法,并根据对持续曲线的近似,推导了年最大弃风电量的估算公式;计算最大弃风率与风电电量保证消纳比例等指标,可为风电规划设计提供参考。最后,通过算例分析验证了该方法的有效性。     

国内外风电弃风现状及经验分析

从调峰能力不足、配电线路阻塞和输电容量不足等方面深入分析了风电弃风的主要原因,描述了近期美国、德国、西班牙和丹麦等世界风电大国的弃风现状,研究了上述国家风电弃风的管理及政策机制,并在此基础上提出了对我国风电弃风现象的基本认识。     

计及风电不确定性和弃风率约束的风电场储能容量配置方法

风电的大规模开发造成了严重的弃风问题,在风电场内配置储能装置可显著减少弃风,文中基于分布鲁棒优化方法研究了考虑风电不确定性和弃风率约束的风电场储能容量配置问题。首先根据历史数据构造风电出力的经验分布函数,为考虑风电出力的不确定性,以Kullback-Leibler(KL)散度作为分布函数距离测度建立了风电出力的概率分布函数集合。随后,将弃风率要求建模为概率分布函数集合中最坏分布下的鲁棒机会约束,进一步建立了以储能投资成本最小为目标、以弃风率为约束的鲁棒机会约束规划模型。最后,通过矫正机会约束中的风险阈值,将鲁棒机会约束转化为传统机会约束,并采用凸近似和抽样平均构建线性规划进行高效求解。基于IEEE 30节点电网进行了算例分析,并与传统的随机规划和鲁棒优化模型进行对比,验证了所提模型在处理风电不确定性时能有效兼顾保守性和鲁棒性。     

减少弃风损失的储能容量和布局优化研究

针对我国大规模风电接入地区因系统调峰能力不足引起的大量弃风问题,提出采用大容量储能电池提高系统调峰能力、减少弃风损失的储能充放电策略。基于所提出的储能恒功率充放电策略,建立储能电站容量和布点优化的数学模型,并采用遗传算法进行求解。该模型以储能电站的投资和运行成本、网络损耗、调峰不足弃风及风电送出通道阻塞弃风损失之和最小为优化目标,考虑了储能电站的峰谷电价收益、计及了风力发电的碳减排效益,并满足电网的安全运行约束。最后,利用IEEE RTS79系统进行储能布局优化分析,验证了方法的有效性。应用该方法能够为解决大规模风电并网地区的弃风问题提供技术解决方案。     

基于调频层面的风电弃风分析

弃风已经成为制约风电产业发展的关键问题。弃风造成的原因主要有调峰调频能力和输电能力不足等。从调频层面来看,当电网频率越上限时,可依据电网调度部门指令控制风电场有功功率输出,甚至分步切除风电机组。为了分析调频层面分钟级的应急性弃风,利用有功功率盈余时风电场切机的调频灵敏度指标,选择最合适的风电切机策略,并基于频率越限过渡时间与负荷功率变化量的关系选取弃风的调频困难典型时段,再结合所选的风电切机策略,估算调频层面全年规划方案弃风电量。最后,基于DIg SILENT/Power Factory分析软件,利用我国某区域2020年规划电网算例验证了所提方法的可行性和有效性。     

风电弃风电量的计算方法与模型

在深入分析影响风电弃风因素的基础上,从调度运行层面上提出了基于逐小时电力平衡的计算方法。综合考虑火电、水电和风电的发电技术特性,电力和热力平衡、以及输电容量等约束,以系统运行成本最低为目标,建立了弃风电量的计算模型。以我国某风电大省为实际算例,计算2011年该省在接入不同风电容量下的弃风电量比例,验证了文中提出的计算方法和模型的优越性。     

内蒙古电网弃风电量统计体系的建立及应用

对国内常用的几种弃风电量统计方法进行介绍,指出现有弃风电量统计方法存在的问题。在对弃风电量统计方法全面总结分析的基础上,结合内蒙古电网实际运行情况,确立了内蒙古电网风电弃风电量统计体系,通过对弃风电量监测系统监测、基于标杆风机弃风电量统计、具有代表性的测试风电场估算3种方法进行比对、校验,可以准确掌握网内各风电场弃风情况,对风机运行具有实际指导意义。