考虑新能源消纳的黄河上游水电站群生态优化调度研究

为降低黄河上游水电站群调度中新能源消纳对河流径流情势和生态完整度的影响,以河流径流情势变化最小、水电站群发电量最大、发电出力平稳性最高为目标,建立了风水光多能互补系统生态调度模型,采用多目标进化算法求解,探讨了多能互补系统发电出力、新能源消纳及河流生态保护之间的均衡关系。结果表明:水电站群发电量和河流生态保护目标之间呈现明显的竞争关系,多能互补系统的发电出力波动越大,水电站群发电量越大,径流情势变化也越大;入库径流量越大,水电站群生态调度对径流情势的影响越小;多能互补系统生态调度对径流情势的影响主要集中在年发生高/低流量脉冲次数和流量平均增加率/减少率这两项指标,在枯水年发电量最大的调度结果中,年发生低流量脉冲次数和流量平均减少率指标的变化最大。

兼顾新能源消纳与频率电压支撑的电池储能系统优化规划

随着新能源发电占比的逐步提升,电力系统消纳新能源发电的难度和压力增大,电网的频率和电压稳定性面临巨大挑战。通过在电网中配置电池储能系统,不仅可以提升新能源的消纳能力,还可以提升系统频率和电压的支撑能力。因此,研究电池储能系统优化规划方法,考虑储能在电力系统正常运行时用于新能源消纳,在紧急情况下对频率和电压进行快速支撑,从而提高储能利用率,降低系统成本。建立了考虑新能源消纳的电池储能系统协同规划模型,可得到输电网中集中式电池储能系统和配电网中分布式电池储能系统的选址定容结果。提出了一种兼顾频率和电压支撑的电池储能系统规划方法,分别对储能位置、无功功率容量、有功功率容量和能量容量进行优化规划。综合考虑储能的多重功能,构建其支撑系统调频调压的约束,建立了兼顾新能源消纳与频率电压支撑的电池储能系统优化规划模型,得到电池储能系统的最终选址定容结果。基于IEEE 24节点输电网和IEEE 33节点配电网设计算例系统进行仿真分析,验证了所提方法的有效性。

面向新能源消纳的需求侧灵活性资源聚合响应分析

新型电力系统中需求侧灵活性资源的重要性日益凸显。现有研究对大量负荷参与新能源消纳的需求侧响应改善效果与影响机制研究不足。首先分析了需求侧资源提供灵活性的机理,提出了需求侧灵活性资源可调节空间的计算方法;然后,考虑可平移负荷、可转移负荷和可削减负荷约束条件,构建面向新能源消纳的多类型需求响应聚合协同优化运行模型;最后,以某省级电网算例开展仿真研究,分析了各种类型需求响应的改善效果与机制。结果表明:负荷响应配合机组启停可以得到超过响应量的新能源消纳量,提出的多类型需求响应协同优化运行模型能够有效促进新能源消纳。

新能源消纳与用户侧响应主从博弈的配电网智能软开关选址策略

分布式电源接入配电网后,配电网调控能力不足导致新能源消纳水平低、用户支出经济性指标差,提出一种新能源就地消纳和用户支出主从博弈的配电网智能软开关选址策略的嵌套模型和方法。外层建立以新能源渗透率最大、电能质量指标最佳且计及传统调控手段的模型结构;内层考虑新能源用户消纳的分时电价、储能装置充放电成本和日运行费用因素,构建能满足用户支出成本最低的需求响应模型。调用CPLEX求解器求解混合整数非线性规划模型,用户侧与配电网侧模型通过反复博弈优化决策变量,主从博弈内层优化采用改进粒子群优化算法加快收敛速度。以改进的IEEE 33节点系统为算例进行分析,验证了所提智能软开关选址策略的有效性。

面向高比例新能源消纳的地区电网柔性互联规划与运行技术综述

随着大规模新能源逐步渗透于不同电压等级的各级电网,地区电网呈现源荷分布不均、输变电设备容量紧张与过剩并存,新能源消纳严重受限。地区电网内部或之间中电压等级的互联新形态可有效降低输电升/降压冗余,分担主网架输送压力,具有广阔应用前景。对面向高比例新能源消纳的地区电网柔性互联规划与运行技术进行评述和展望。首先概述了高比例新能源消纳的地区电网新形态与新挑战;其次介绍了现有典型柔性互联技术;在此基础上,分别从规划和运行角度对地区电网的柔性互联技术进行评述,阐明新形态下地区电网亟需关注的关键问题、解决思路;最后,对现有研究不足进行总结和展望,为高比例新能源地区电网柔性互联规划与运行提供科学依据。

兼顾碳减排和新能源消纳的火电机组深度调峰与复合储能协调规划

火电机组深度调峰、化学储能以及抽水蓄能是电网灵活性资源的重要组成部分,对三者进行协调规划能在保障电网安全低碳运行的同时,提升新能源的接纳能力。从经济性、碳减排量、弃风弃光量3个方面,构建了火电机组深度调峰和复合储能协调的多目标规划模型;提出了基于熵权的改进非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解多目标规划模型,获得Pareto最优解集,并进一步根据模糊隶属度得到综合最优解。以某省级电网2025年、2030年的预测数据为例进行仿真验证,结果表明:采用改进NSGA-Ⅱ可提升多目标优化的求解速度与精度;火电机组深度调峰协同储能配置可显著减小弃风弃光率,有利于电力系统的低碳经济运行。

计及动态碳排放对新能源消纳市场的价格研究

通过丰富电力市场交易方式,可有效提高新能源消纳水平。针对现有电力市场无法有效控制碳排放的特点,提出计及动态碳排放的电力市场出清方法,将火电碳排放成本动态传导到电价中,从而使部分发电权向新能源转移。同时,当发生弃能时,对弃能机组引入价格因子替换报价,进行电力市场二次出清,深度促进新能源应发尽发,以激励相容机制平衡发电权转受让方收益。采用改进的IEEE 30节点系统进行仿真验证,提出的电力市场交易机制能有效降低火电机组的碳排放并促进风光消纳,验证了该方法的有效性。

基于新能源消纳的高温电解制氢系统建模与控制方法研究

基于新能源随机波动以及低温电解制氢系统转化效率较低且无法切换到发电状态,提出一种高温电解制氢变负载情形下的高效最大产氢点多模型优化控制方法。首先构建计及辅助设备在内的高温固体氧化物电解系统整体协同运行的多能耦合优化模型,分析其影响系统电解的工作温度、电流强度、物料流速等诸多因素并导出高能安全产氢率;其次,在PID控制的基础上,给出一种既能实现变负荷同步准确跟踪产氢轨迹和优化电网调控需求,又能最大优化产氢效率的自适应时变线性变参数模型预测控制方法;最后,通过算例仿真验证所提方法较PID控制电解系统升温速率快,过渡时间短,电解电流、水蒸气流速、H2流速、电炉功率都能平稳过渡至稳态点,具有一定的理论和实用价值。

多维因素制约下新能源消纳能力评估方法研究综述

大规模新能源的安全高效消纳矛盾是构建新型电力系统过程中亟待解决的关键科学问题。由于新能源渗透率是制约新型电力系统调节能力和抗扰动性能的重要边界,准确评估新能源极限消纳能力对电力系统规划、运行与控制具有重要意义。该文对新能源消纳能力评估方法的国内外研究现状及发展趋势进行了全面述评。首先,诠释新能源消纳能力的基本概念和评估指标;基于新能源出力特点以及新型电力系统“源–网–荷”演化趋势,深入阐述制约新能源消纳能力的关键因素;为了应对新型电力系统在新能源高比例渗入过程中面临的共性问题与挑战,构建了新能源消纳能力评估的总体研究框架,从电力电量平衡、安全稳定约束和电能质量3方面对当前新能源消纳能力评估方法的国内外研究现状进行述评;最后,展望了未来该领域仍需重点研究的方向。

促进新能源消纳的虚拟电厂运营优化策略

虚拟电厂进入市场的前提是能够通过聚合优化调度发挥分布式资源的调节潜力、促进新能源消纳,而将新能源消纳考核与超额消纳激励纳入虚拟电厂运营优化策略,能够提升虚拟电厂的资源聚合优化水平,促进虚拟电厂进一步参与市场运营。然而,目前相关研究缺乏对此方面的关注,同时缺乏精细化的相关定量分析。为此,构建虚拟电厂参与电能量、调峰辅助服务交易联合的市场框架,基于用户需求弹性分析提出考虑负荷调节概率的虚拟电厂新能源消纳考核与激励模型,根据虚拟电厂运营由于内部资源不确定性带来考核的经济风险,采取用户调节概率以削弱消纳的不确定性,进而提出促进虚拟电厂消纳新能源的运营优化策略。此外,将考虑新能源考核激励的运营优化策略与一般运营策略的结果进行对比,以验证所提出模型的可行性,并通过构建高电价场景和高资源场景修正模型参数,进一步分析模型对不同场景的适应性。结果表明:在参与电力市场联合交易条件下,不同场景下采用考虑新能源考核激励运营优化策略的虚拟电厂,不仅在市场运营效益上有更好表现,同时能够明显提高新能源消纳量、发挥峰谷调节作用,更有效地协调其内部负荷、保障电力系统平稳运行。由此,在完善市场交易机制、因地制宜丰富商业模式等方面得出提高虚拟电厂市场竞争力的相关启示。

大规模新能源消纳用高频变压器及其铁芯材料发展现状与前景

高频变压器是实现大规模新能源消纳和交直流混合配网柔性互联的关键装备,提升其容量对于促进更多风、光等新能源入网、构建新型电力系统具有重要意义。高频变压器容量、功率密度等性能参数主要与铁芯材料及其磁性元件有关。目前,高频变压器常用铁芯材料以软磁铁氧体和纳米晶合金为主。文中首先回顾了软磁铁氧体和纳米晶合金的发展进程,根据两种软磁材料基本性能参数对比分析结果,阐述了纳米晶合金高饱和磁感应强度、低磁致伸缩系数、高磁导率的高频性能优势。其次介绍了两种软磁元件的研究进展,结合元件尺寸、质量、带材宽度等对高频变压器容量的影响,分析了纳米晶铁芯在提升高频变压器容量方面的性能优越性。最后从材料、磁性元件、变压器3个方面总结了大容量高频变压器的发展和需求,指出了目前宽幅超薄纳米晶材料开发、大容量磁性元件制备、MVA级高频变压器设计及制造关键技术等方面面临的挑战。

一种适用于新能源消纳与主动支撑场景的新能源电站储能配置方法

新能源电站在兼顾促进消纳与主动支撑场景需求配置储能时,会面临不同场景随机复杂出现、时序交叉耦合的问题。对此,文章提出了一种适用于新能源消纳与主动支撑场景的新能源电站储能配置方法。基于新能源电站出力数据、日前功率预测数据、电网频率数据等,提取储能需求典型工况曲线,构建储能优化配置模型。利用改进多目标粒子群算法,得出新能源电站储能配置最优解。针对实际新能源电站开展仿真分析,验证所提方法的正确性。

面向沙戈荒区域新能源消纳的电力系统日前低碳调度策略

针对在沙漠、戈壁、荒漠区域的新能源机组面临消纳和经济性差等问题,提出一种面向沙戈荒区域新能源消纳的电力系统日前低碳调度策略。考虑系统结构的复杂性,采用模型分层的优化方案。上层模型以需求响应(DR)调用成本最小和优化负荷与风光预测总值协方差最大为目标,旨在优化用电负荷曲线,释放电网新能源消纳潜力;下层模型通过协调风电机组、光伏机组、储能电站、火电机组以及上层模型得到的优化负荷,同时将阶梯型的碳交易成本引入到目标函数中,建立多目标“源网储荷”协同低碳调度模型,旨在提高系统运行的经济性,降低系统的碳排放量,提高新能源的消纳能力。最后基于改进的IEEE 30节点系统进行仿真测试,结果验证了模型的有效性。

基于文献计量的“双碳”目标下新能源消纳机制研究

近年有关新能源消纳问题引起了学者的广泛关注。文章以2011—2021年Web of Science和CNKI核心期刊文献作为样本,采用文献计量法以及知识图谱方法,从时间分布、国家、机构以及关键词等角度对新能源消纳的研究文献进行分析。通过关键词频次统计和聚类分析,得出当前中外文研究热点主要包括能源消费、碳排放与经济增长之间关系、能源结构转型、能源技术、新能源消纳影响因素及解决措施、新能源消纳机制建设以及“源-网-荷”优化研究6方面。建议未来在研究方法上进一步利用现代信息技术,在研究主体上加强校企机构合作,在研究主题上侧重机制设计研究。

面向新能源消纳的关键储能技术研究综述

随着双碳战略目标的持续推进,风、光等可再生能源被大规模开发利用,然而可再生能源的波动性、随机性不可避免地制约着新型电力系统稳定发展。现阶段新能源消纳问题突出,首先详细介绍了新能源消纳面临的挑战:空间错配、时间错配、灵活调节能力不足及电网安全问题,而储能技术是解决新能源消纳难题的必要策略,新型电力系统下源网荷储一体化发展是大势所趋。对现阶段的关键储能技术(物理、电化学、电磁及相变储能)进行了全面汇总和对比,分别从发电侧、电网侧及用户侧入手,对储能技术的典型应用场景进行了分析。最后,对新型电力系统下储能面临的经济性和安全性挑战及未来的发展方向进行了扩展。

储能参与新能源消纳的优化控制策略

储能既能解决新能源出现的波动性和间歇性问题,又能提高能源资源的利用效率。通过探究储能技术的发展和应用现状,分析了储能技术在新能源消纳中的优化控制策略,包括充放电策略、能量管理策略和并网控制策略等,提出了相应的优化控制方法,探讨如何提高新能源消纳的效果和经济效益。

考虑储能运营模式的时序生产模拟及新能源消纳评估

随着电力系统中新能源渗透率的不断提升和储能在电力系统中的逐步商业化应用,储能的发展成为建设以新能源为主体的新型电力系统的关键。但是,储能还面临着利用效率低、经济效益不佳等问题。针对上述问题,首先建立储能在多运营模式下的协同运行策略,分析储能在多运营模式下的经济效益。其次,考虑储能协同运行策略对时序生产模拟模型的修正,建立考虑储能运营模式多样化的新能源消纳能力评估模型。然后,采用IEEE 30节点标准算例分析和挖掘了储能在优先考虑自身利益最大化的情况下对新能源消纳的促进作用,验证了所提考虑储能运营模式的新能源消纳能力评估方法的有效性。最后,对储能的不同容量/功率配置方案进行敏感性分析,构建了兼顾储能经济性指标与新能源消纳指标的配置方案。算例分析结果表明,储能协同运行策略不仅能显著增加储能装置运营收益,还能有效提高新能源消纳能力。

面向陕西电网新能源消纳的市场体系建设关键技术研究

项目立足于市场运营应用开展了电力现货市场环境下新能源参与市场模式、考虑可调节负荷互动响应的电力系统调度模式及市场机制等技术研究。

基于时序生产模拟的需求侧响应促进新能源消纳量化分析

高比例新能源接入导致电力系统对灵活性资源的需求日益迫切,需求侧灵活性资源重要性凸显。现有的需求侧响应研究多针对尖峰负荷问题,对需求侧响应资源促进新能源消纳的量化研究不足。针对这一问题,首先建立多类型需求侧单体灵活性资源调节模型;其次,分析需求侧单体灵活性资源调节特性,建立海量需求侧单体灵活性资源聚合调节模型;然后,构建基于时序生产模拟的需求侧响应促进新能源消纳量化分析模型;最后,以省级电网为算例开展仿真研究,分析多类型需求侧响应对新能源消纳的改善效果。结果表明,可平移负荷、可转移负荷均可改善新能源消纳能力。

电力低碳保供研讨:如何经济地实现低碳保供和新能源消纳目标

2024年10月29日,由自然资源保护协会(NRDC)和厦门大学中国能源政策研究院主办的“电力低碳保供研讨会”第9期在京举办。本次研讨会的主题为“电力发展关键词:清洁低碳、安全高效”。中国电机工程学会专家马莉、中国电力企业联合会首席专家姚强、中国电科院电力自动化所电力市场室副主任郑亚先、北京航空航天大学经济管理学院教授朱磊、自然资源保护协会(NRDC)能源转型项目高级主管黄辉等参加了会议。