碳中和目标下电力需求预测体系构建及华东区域电力需求发展趋势研究

碳达峰、碳中和将加速全社会各行各业,尤其是能源系统的转型,而电力行业作为能源枢纽,能源领域在双碳转型过程中将对电力需求带来不可忽视的影响。该文立足于分析双碳目标对于能源电力的影响,挖掘双碳和电力需求的关联性,提出碳中和目标下分行业发展趋势分析思路,构建了一套适应于双碳目标下的电力电量预测方法体系;以华东区域作为典型案例,研究了华东区域碳达峰至碳中和过程中的电力需求发展趋势。研究结果表明,所构建的分析思路和方案体系科学可行,预测结论合理。

海上风电经柔性直流送出系统高频振荡分析及抑制策略

近年来,柔性直流输电已经是风电深远海开发的有效方案,随着大量用于远海风电并网的柔性直流输电系统不断投运,高频振荡现象在实际工程中频繁出现。然而,现有研究大多聚焦于新能源交流并网系统或异步分区电网交互所产生的高频振荡现象,针对海上风电经柔性直流送出系统的高频振荡研究尚不充分。并且现有模块化多电平换流器(MMC)高频段阻抗模型通常忽略换流器中、低频段特性,使得投入高频振荡抑制策略对中、低频阻抗特性的影响无法被准确揭示。为此,本文首先考虑系统链路延时的影响,基于谐波状态空间建立MMC全频段阻抗模型。在此基础上,分析海上风电经柔性直流送出系统高频振荡机理,并设计控制参数优化策略。最后,基于Matlab/Simulink搭建海上风电经柔性直流送出系统电磁暂态仿真模型,并验证本文所建阻抗模型的精确性以及高频振荡抑制策略的有效性。

双碳目标背景下上海新能源汽车保有量及用电需求分析及预测

本研究旨在分析和预测在3060双碳目标背景下,上海地区新能源汽车至2060年的保有量及用电需求趋势。通过收集上海新能源汽车历史保有量、行驶里程、能耗水平等数据,运用Gompertz、Logistic时序分析、以及国际对标等方法,得出以下结论:上海地区新能源汽车的保有量逐年增加,增速呈现先快后慢的趋势,预计在2040年左右趋于饱和。饱和值与城市车辆极限保有量和经济发展水平相关,根据人口规模等城市发展条件,若极限保有量越大、经济发展水平越高,则新能源汽车保有量也会越大。此外,不同场景的模拟结果显示,未来新能源汽车用电需求将呈倒U型趋势,大幅增加后略微下降,拐点预计出现在2040年左右。这一变化主要是由新能源汽车保有量达到饱和阶段后电耗的进一步下降所驱动。总体而言,面向3060目标未来上海新能源汽车用电需求的变化将对上海电力系统的科学规划和有效管理提出新的挑战,需要积极采取相应措施来确保电力供应的可靠性和稳定性。

基于全生命周期法的储能技术减排降碳效益评估

基于“双碳”战略下的电网技术创新趋势,新型电力系统建设向能源电力低碳方向转型发展。储能技术作为“源网荷储”创新技术体系中的重要创新技术,衡量其减排降碳效益具有重要意义。构建了基于全生命周期法的储能技术碳足迹核算模型,明晰了储能技术各生命周期阶段的碳足迹,构建了3个减排降碳效益指标,用以评估储能技术的减排降碳效益。通过灵敏度分析了影响储能技术减排降碳效益的主要因素,并提出了相应的管理模式,以便进一步提高储能技术的减排降碳效益。

新型电力系统背景下电力供需平衡特征和保供策略研究

新型电力系统背景下电力加速清洁转型,受行业减碳、新能源占比提升、极端气候等新因素影响下,电力供需平衡将呈现新特征,保供难度逐步加大,传统平衡体系难以满足新的规划要求。为此,结合充分挖掘碳达峰、碳中和对能源电力的影响,挖掘了新型电力保供面临的减碳、新约束,提出了一套电源发展分析双碳目标对于能源电力的影响,挖掘双碳和电力需求的关联性,提出碳中和目标下分行业发展趋势分析思路,构建了一套适应于双碳目标下的电力电量预测方法体系;以华东区域作为典型案例,研究了华东区域碳达峰至碳中和过程中的电力需求发展趋势。研究结果表明,所构建的分析思路和方案体系科学可行,预测结论合理,具有良好前瞻性。

超长电力隧道被遮挡固壁间接吸热效果分析

为量化隧道被遮挡固壁间接吸热的效果,采用数值模拟的方法,研究超长隧道与土壤内部温度分布特征。结果表明,被遮挡固壁内部会形成明显的切向温度梯度,通过切向传热间接吸收隧道内空气中的热量,相当于将吸热面积增大15%~30%。为将间接吸热效应纳入隧道固壁吸热量的计算中,引入遮挡修正系数,并根据数值结果给出遮挡修正系数与隧道长度间的关联式,以便于工程实际中的应用。

海上风电规模化开发与产业协同发展分析

“双碳”背景下,海上风电迎来大规模开发契机。随着海上风电场选址不断向深远海推进,风电机组容量逐步增加、汇集送出难度加大,随之而来的是开发成本居高不下。首先分析了海上风电机组、海缆及输变电装备的制造与建设安装技术,得到海上风电规模化开发的关键影响因素;其次分析了海洋能、海洋牧场等海洋经济发展路径,提出海上风电相关产业协同发展建议。通过分析,给出了海上风电规模化开发所面临难题的解决思路,对于我国海上风电产业链健康可持续发展具有现实参考意义。

新型电力系统建设中直流拓扑优化技术和应用场景分析

我国陆上风电和光伏发电主要集中在“三北”地区,而用电负荷中心在数千公里之外的沿海地区,大容量远距离直流输电技术应用广泛。此外,海上风电逐步迈向深远海后,直流输电优势凸显,应用前景广阔。但常规直流输电受扰后存在换相失败的问题,分析了最新直流拓扑优化技术及其仿真结果,新型直流对于避免多馈入直流相继换相失败乃至闭锁带来的安全风险、改善海上风电场黑启动条件和降本增效有积极意义。

基于瞬态能量函数法的电力系统暂态稳定性分析

随着“双碳”目标的提出并持续推进,电力系统向清洁型方向转变的需求更加强烈,更多的新能源出力将代替常规发电机组出力,导致系统的稳定性发生改变。基于瞬态能量函数法对常规机组被新能源机组取代后的电力系统的暂态稳定性进行分析,探讨新能源比例不断提高对电力系统造成的影响,并提出改善策略。

1000MW级机组接入220kV电网技术条件研究

随着负荷和网架的发展,近年来负荷中心的1 000 MW级机组电力就近消纳的趋势越来越明显,但1 000 MW级接入220 kV电网目前还处于探索阶段,缺乏实际运行经验。研究1 000 MW级机组接入220 kV电网的积极效用和对电网运行的影响,寻找限制接入的主要因素;将制约因素转换为对系统短路容量和机组接入距离的要求,在同一个坐标系内利用图解法进行分析。结果较为直观地体现了各因素的不同影响效力。以上海某220 kV电网为例,提出开展1 000 MW级机组接入220 kV电网试点的设想,得出了在某些典型供电分区内1 000 MW机组接入220 kV电网的主要技术条件。

基于SVD-Prony及主成分回归的次同步振荡阻尼特性影响因素研究

风电并网系统次同步振荡阻尼特性及其影响因素的准确有效辨识,是解决实际风电场并网系统工程中次同步振荡问题的前提和关键。为避免传统次同步振荡分析方法的复杂建模,该文提出一种利用风电场参数及运行数据的次同步振荡阻尼特性及其影响因素分析方法。首先,基于奇异值增长率谱的奇异值分解法(SVD)提升Prony法的抗噪性,从振荡数据中提取模态信息;其次,选取振荡的影响因素并进行相关性分析及共线性诊断;然后,采用主成分回归(PCR)减少回归分析中的共线性问题,建立阻尼比估计模型,辨识出影响风电场次同步振荡阻尼比的主导因素;最后,通过双馈风电场经柔直并网系统仿真验证了所提方法的有效性及准确性。

计及负荷电压静态特性的光储微电网频率控制策略

光伏渗透率较高的微电网,由于系统惯性降低而造成微电网调频困难。为提高微电网调频能力,在考虑负荷电压静态特性的基础上,提出了电压频率控制(voltage based frequency control,VFC)频率控制策略,该策略通过调节负荷处母线电压改变负荷功率需求以协助微电网频率调节。首先,在DIgSILENT仿真软件中对光储微电网频率控制进行了建模;然后,将频率波动信号进行频域分解,并将高低中调频信号分配给微电网中储能、VFC控制器、柴油机,让其承担不同的调频任务;最后,分析了不同电源的调频能力。仿真结果表明,VFC控制策略能有效提高微电网频率稳定性,延长储能在微电网中的放电时间。

新型电力系统在工业园区层面的实践和启示

习近平总书记在第七十五届联合国大会上作出碳达峰、碳中和的郑重承诺,并在2021年中央财经委第九次会议上强调,要构建以新能源为主体的新型电力系统,明确了“双碳”背景下我国能源电力转型发展的方向。相比于传统电力系统,新型电力系统在安全性、灵活性、经济性上均面临挑战,与此同时,催生新技术、新业态、新模式、新产业,成为拉动区域经济发展的新增长点。工业园区作为城市经济的主要承载平台和增长动力,是构建新型电力系统的主要电力“产消者”,推进工业园区新型电力系统建设,可成为区域产业升级和绿色低碳发展的最佳示范。课题组从工业园区层面提出上海推进新型电力系统建设的思考和建议。