基于时序生产模拟的新能源年度消纳能力计算方法及其应用

随着中国风电、光伏等新能源高速发展,不断提高电力系统新能源消纳水平、降低弃风、弃光电量成为电网调度机构面临的重大挑战。新能源年度消纳能力计算是提前预估电网新能源消纳空间、优化年度运行方式安排、做好新能源消纳工作的关键环节。分析了新能源消纳能力计算的研究现状,提出了基于时序生产模拟的新能源年度消纳能力计算方法,建立了含机组启停机约束的混合整数规划模型,开发了新能源生产模拟仿真软件,并基于2015年一季度实际数据验证分析,证明了所提方法和模型的准确性和适应性,在开展新能源富集的“三北”地区年度消纳能力计算实际案例研究的基础上提出了相关建议。     

西南水电“弃水”困局与对策

中国西南地区蕴藏着丰富的水能资源,该区域水电的开发利用对优化能源结构、促进区域经济低碳均衡发展具有重要战略意义。近年来,西南地区,特别是四川、云南2省,“弃水”现象愈演愈烈,引起了国家的高度重视和社会各界广泛关注。研究了西南水电“弃水”现状与复杂的成因,并针对电力规划、电力体制、厂网建设、政策、运行、市场、环保和利益诉求等多方面存在的不足,提出了促进水电消纳的对策建议。     

弃风供暖模式下风电接纳能力评估及效益分析

弃风供暖是解决风电接纳难题的有效途径,可缓解“三北”地区弃风严重问题。首先介绍储热式电采暖接纳弃风的运行模式,然后基于时序生产模拟方法建立弃风供暖模式下风电接纳能力评估模型,并以某省级电网为例,对不同电采暖运行模式下风电接纳能力进行评估分析,最后,基于中国现有弃风供暖模式和结算模式,定量分析了热电厂、风电场、电网企业、全社会各方经济主体利益以及全社会碳减排情况。案例分析结果表明,弃风供暖不仅可以提高风电接纳能力,还具有良好的环境效益,但是其提高的风电接纳的空间有限,且除绑定风电场之外的其他经济主体的收益不明显。     

企业动态

<正>国网出台20项措施促新能源消纳1月19日,国家电网公司召开发布会,提出20项促进新能源消纳的具体措施,涉及到电网建设、调峰能力建设、统一规划研究、关键技术研究等。根据相关人士介绍,国网公司将明确相关责任部门,提出力争2017~2018年弃风弃光矛盾得到有效缓解,到2020年根本解决新能源消纳问题,弃风弃光率控制在5%以内。这是国家电网公司再次明确通过多种措施解决弃风弃光问题,并首次确定2020年目标为控制弃风弃光在5%以内。弃风弃光的逐步解决有利于改善开发商的现     

针对甘肃电网的高载能企业参与可再生能源消纳“荷-网-源”协调控制

随着中国可再生能源基地建设的快速推进,由于传输容量限制、调峰能力不足、备用不足等原因引起的弃风、弃光问题日益严峻。针对可再生能源的消纳问题,分析了负荷侧的高载能企业的调控特性,结合高载能企业的经营现状,分析得出高载能企业具备参与电网调节、增加可再生能源消纳的能力,提出了考虑高载能企业的“荷-网-源”协调控制的思路,建立了考虑高载能企业隐私的分布式调度的闭环协调求解模型,并通过算例初步展示了“荷-网-源”协调的效益。     

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。     

考虑碳捕集电厂综合灵活运行下的含P2G和光热电站虚拟电厂优化调度

为了实现电力系统能源低碳化,大力发展碳捕集与封存技术和风光等新能源是低碳化的重要举措。但碳捕集电厂的最小出力技术约束和风电的反调峰特性限制了风电消纳和碳减排,利用碳捕集灵活运行方式下储液罐进行“能量时移”和“碳转移”,间接消纳风电和减少碳排放。利用碳捕集设备捕集的CO₂作为电转气原料,降低碳封存成本和电转气成本,进一步消纳弃风电量并获得售气收益。由于负荷具有早晚高峰特性,因此利用含储热式光热电站的良好调峰性能将白天的部分热量转移至晚高峰发电,缓解系统调峰压力。为此,文章构建了碳捕集电厂综合灵活运行下含电转气和光热电站虚拟电厂优化调度模型。并运用Matlab软件中YALMIP工具包中的商用求解器Cplex对模型进行优化计算。仿真结果表明,所提模型能进一步减少弃风、减少碳排放和缓解调峰压力。     

我国太阳能发电开发及消纳相关问题研究

介绍了我国太阳能发电开发规划、布局特点及存在的问题;基于建立的光伏发电出力特性指标,分析了大规模光伏发电并网对电力系统规划提出的新要求;提出了太阳能发电消纳研究方法,根据“十二·五”期间西北地区太阳能发电规划目标,分析了西北电网太阳能消纳能力,2015年,西北地区太阳能发电装机规模为1 320万kW,电网调峰能力不能满足光伏、风电等新能源消纳需求,需要跨区平衡消纳。     

考虑新能源消纳能力的电力系统灵活性评估方法

针对大规模新能源发电接入后电力系统出现的弃风弃光与灵活性不足问题,提出了考虑弃风弃光手段的灵活性评估方法。首先分析电力系统灵活性需求侧新能源出力的不确定性和负荷预测的误差影响,通过净负荷曲线刻画反映电力系统灵活性需求;考虑了常规火电机组强迫停运的不确定性和机组出力变化的爬坡不确定性,对电力系统灵活性供给侧的常规火电机组开展随机评估;采用基于生产模拟的概率评价方法,在获取电力系统灵活性指标的基础之上,考虑弃风弃光对电力系统灵活性的影响,提出了考虑新能源消纳能力的灵活性评估方法,并通过IEEE RTS-24节点系统和IEEE118节点系统算例验证该评估方法的有效性。     

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。     

含大比例新能源的电力系统规划中“合理弃能”问题探讨

在含大比例新能源的电力系统中,为消纳占比极小的新能源尖峰电量,需要占用系统大量的调峰资源,降低系统安全稳定性和经济性,若允许放弃一定的新能源电量,可以降低系统总体调峰需求,减少调峰电源建设,避免昂贵的边际消纳成本。首次在中长期扩展规划中探索新能源"合理弃能"问题,在新能源消纳成本和消纳效益中寻找平衡点,并采用GESP电源规划软件,计算电力系统安全经济发展下的新能源规划合理弃能率及该弃能率下的系统规划成本,并以中国各大区域电网为例,得到2020年的规划合理弃能率为3%~10%。     

考虑可再生能源不确定性的热电联供型微网随机鲁棒经济调度

为应对可再生能源出力不确定性和传统微网供能形式单一造成经济性较低的问题,提出了多能源微网两阶段随机鲁棒优化模型。模型考虑了电网与热网的网架结构,目标函数旨在最小化最恶劣风电出力场景下的两阶段微网成本,其中包括第一阶段启停成本与第二阶段运行成本。由于第一阶段与第二阶段的决策与优化结果相互影响,因此两阶段优化问题难以直接求解,文章采用线性决策随机鲁棒优化框架对模型求解。首先,应用线性决策方式相关理论对第二阶段进行转化;其次,采用锥化模糊集刻画可再生能源出力的不确定性;最后,将第二阶段的sup-min问题推导为锥优化的min问题,进而与第一阶段的min问题合并,得到能够直接求解的单层锥优化问题,并采用求解器求得最优解。仿真结果验证了所提模型和方法的有效性。     

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。     

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。     

可再生能源高渗透率区域“网-源-储-荷”协调规划案例分析

为应对可再生能源快速发展,适应能源互联网的发展需求,以规划大规模接入可再生能源的金寨县为例,进行了“网-源-储-荷”协调规划研究。通过配置储能、水电调节以及主动负荷控制等,充分利用原有电网资源,实现可再生能源的就近接入与就地消纳;通过地区风光互补,并与大型火电及抽水蓄能电站进行协调运行优化,显著降低了各层级电力外送规模。     

燃煤电厂碳捕集、利用与封存技术和可再生能源储能技术的平准化度电成本比较

作为同样可调可控的稳定低碳电源,燃煤电厂碳捕集、利用与封存(CCUS)与可再生能源储能技术的成本竞争性值得进一步探究.本文利用学习曲线模型比较了二者平准化度电成本(CLCOE)在2020-2030年间的竞争性变化,也进一步厘清了弃风弃光省份中二者的CLCOE水平.结果表明:目前,燃煤电厂CCUS较可再生能源储能系统具有...     

富余可再生能源跨区电力现货交易的探索与实践

近年来,随着中国可再生能源装机规模的不断增大,受装机集中度高、省内消纳空间不足、跨区输送机制不健全、省间壁垒突出等因素影响,弃风、弃光、弃水（“三弃”）问题日益严峻,“三北”和西南地区尤为突出,受到社会各界和政府有关部门的高度关注。梳理了“三北”和西南地区可再生能源消纳面临的严峻形势,分析了以市场化方式促进可再生能源消纳的必要性,研究了富余可再生能源跨区现货交易机制和方式,阐述了市场运行情况和成效,提出了存在的问题和建议,对促进可再生能源大范围消纳和正在试点的电力现货市场建设具有积极的意义。