考虑生产安全的工业园区联络线功率平滑策略

高比例新能源接入工业园区已成为高耗能工业负荷低碳转型的主要途径,而联络线功率剧烈频繁波动是园区低碳转型的关键问题.因此,提出一种考虑生产安全的工业园区联络线功率平滑策略.首先,分析电解铝和矿热炉的可控设备控制模型,构建基于联络线功率波动反馈的工业负荷功率闭环反馈控制模型.考虑工业生产核心影响因素,构建温度状态指标模型,形成考虑工业生产核心因素的典型工业负荷需求侧响应惩罚成本模型,并以工业生产的惩罚成本最小为优化目标,将控制目标分配至各工业负荷.最后,构建基于云南电网文山区域网架的MATLAB在线计算和RTDS仿真实时交互算例,结果表明,该算法自适应更新生产设备温度,有效降低功率调节对生产的影响,且联络线购电成本可降低36.4%.

电力需求增长和负荷灵活性提升视角下的风光资源密集地区可再生能源消纳研究

中国风、光资源密集地区与电力负荷集中地区的不匹配为可再生能源大规模发展后的消纳问题带来重大挑战,“双碳”目标下,如何促进可再生能源消纳已成为中国能源结构转型亟需解决的问题。从增加电力需求和提升负荷灵活性的创新视角出发,以内蒙古自治区为例探究风、光资源密集地区可再生能源消纳情况、形成原因及其破解思路。研究发现,2030年,内蒙古可能产生约2000亿kWh弃风弃光量;经济发展、人口规模、第二产业与第三产业发展、居民供暖等是内蒙古电力需求增长的主要驱动因素,当前工业发展对地区电力消费和可再生能源消纳的带动作用有待提升;内蒙古钢铁行业和电解铝行业通过采用电弧炉炼钢工艺、电解槽改造技术等方式,可以为电力系统提供巨大的负荷灵活性潜力。鉴于此,风、光资源密集地区应积极推动能源结构转型和产业结构电气化转型的协同机制,激励工业用户等市场主体提供负荷灵活性,鼓励最终消费端采用绿色清洁电力实现对传统化石能源的替代,进而有效促进可再生能源的消纳。

园区供电系统广义负荷需求响应建模与分析

产业园区供能系统采用的是多能耦合、源网荷储协同优化的方式,其电力负荷定义也转变为新型综合性的广义负荷。考虑电价信号对园区主动负荷响应特性的影响,建立了计及响应电价的园区供电系统广义负荷模型,并采用层次聚类方法提取典型负荷模式,研究园区供电系统负荷需求响应特征。为验证模型与方法的有效性,采用中国南方城市某园区供电系统负荷进行测算,模拟了实时电价和分时电价2种市场机制下主动负荷的响应特性。分析了不同主动负荷占比对园区广义负荷特征的影响,并定量讨论了不可控负荷、可转移负荷、可中断负荷对广义负荷需求响应效果的贡献程度。结果表明,适当的电价机制将有序引导园区供电系统广义负荷主动削峰填谷,有助于虚拟电厂建设,实现源网荷灵活互动。

“双碳”目标下上海市中远期经济增长和电力需求预测

在“双碳”目标背景下,宏观经济和能源结构将对电力需求带来不可忽视的影响。上海作为中国的经济中心和最重要的电力消费市场之一,亟须考虑影响电力需求的主要因素及其变化趋势。利用CGE模型,基于“双碳”政策目标和上海重点产业发展政策预测上海市宏观经济与产业结构,并采用终端能源消费法与分部门分析法预测上海市中远期总体和分部门电力需求变化趋势。研究发现,上海全社会终端能源消费按照政策目标在2030年达峰,而电力需求将在2050年达到峰值,此后工业电力需求随电气化率的提高而逐步下降,交通和建筑电力需求的增速放缓而进入下行通道。因此,建议上海进一步加快产业结构转型,聚焦重点领域的碳中和行动,加速推动绿色技术转型,同时,电力供应部门也需根据电力需求的趋势合理布局,以保障“双碳”目标顺利实现。

面向智慧工业园区的双层优化调度模型

将智慧工业园区作为用户侧参与电网优化调度的重要平台,分析了智慧工业园区内部负荷参与源荷互动运行的能力,针对智慧工业园区参与系统运行建立双层优化调度模型。其中,电网层以调度运行费用最小为目标,对智慧工业园区功率缺额或富余出力进行补偿或消纳,保证系统实时功率平衡;智慧工业园区层在保证自身收益的情况下,对园区内部可控负荷进行优化调度,实现负荷对系统运行的主动参与。模型中采用机会约束对清洁能源不确定性进行处理。最后,在算例中验证了所建模型的可行性,比较了双层调度模式与单层调度模式的优化差异,实现含智慧工业园区电力系统的经济运行。

基于“两个替代”战略的甘肃新能源就地消纳模式研究与实践

甘肃省新能源发电装机容量逐年增加,弃风弃光现象日益严重,如何提高新能源消纳比例成为一个亟待解决的问题。为此通过分析甘肃省高载能企业的可调度性验证了新能源就地消纳的潜力,介绍了智能园区作为就地消纳新能源的技术支撑的建设情况及成果;总结了以"清洁替代"为主、以"电能替代"为辅的"两个替代"战略的实施模式及成果;对包含新能源发电机组、高载能负荷、热电联产、热储能负荷的智能工业园区进行建模,考虑机组运行成本、碳排放惩罚成本、新能源发电波动成本、需求响应补贴成本等,以电网侧的整体运行成本最低为目标进行源荷互动优化调度。通过算例的仿真,得到了各个机组的联合调度模式以及热电负荷之间的配合方式,证明了智能工业园区就地消纳新能源的可行性。

“十三五”中国电力需求水平预测

电力需求预测水平是"十三五"电力发展规划的重要基础。经济新常态下,以高端制造业为代表的第二产业、以现代服务业为代表的第三产业以及新型城镇化驱动下的居民生活用电将成为拉动中国用电需求增长的新动能。中国正处于向工业化后期过渡的关键阶段,未来将大力推进经济结构调整和转型升级,拉动经济增长的传统动力正在消退,用电需求难以出现以往的两位数高速增长。但是,与发达国家相比,中国人均用电水平仍然偏低,未来用电需求仍有较大发展潜力,过低的用电增速判断不符合相关国家及地区的历史用电发展经验。应用多种方法对中国未来电力需求水平进行了预测,预计"十三五"期间中国用电需求将维持中速刚性增长。

电力行业对地区节能和碳排放强度下降目标贡献分析

广东省电网是中国最大的省级电网之一,省内电源构成以火电为主,核电、抽水蓄能、常规水电、风电等其他电源并存,是接收西电东送电力最大的省份之一,涉及电力行业能源和碳排放核算最为复杂,且具有代表性。根据中国省级区域能源统计和碳排放核算规则,建立了广东省电力行业碳排放计算模型,提出单位终端用电能耗和碳排放2个指标,用于测算电力行业自身节能和碳减排效果,以及对地区节能和碳排放强度下降目标的贡献,并采用对数平均权重法分解其变动影响因素。以广东省2005—2012年的数据进行实证分析,给出了相关政策建议。

考虑系统附加调峰需求的荷源协调控制模型

在荷源协调控制过程中,存在高载能负荷与风电特性不匹配的问题,导致不能充分利用负荷调节能力,受阻风电消纳效果有限。文章在分析高载能负荷的调节特性和大规模风电出力特性的基础上,提出了在受阻风电短时较低的时段,采用附加调峰功率进行填补供电,来解决高载能负荷与风电特性不匹配问题。文章建立了以最小附加调峰需求最大化消纳受阻风电的荷源协调控制模型,并通过算例仿真验证了所建立模型的有效性。

日本工业化进程对中国节能减排背景下电力消费特性的启示

考虑节能减排背景,用霍夫曼工业化阶段划分的理论,对中国的工业化进程进行科学的分析.首先从直观的定性分析角度,比较分析日本与中国2个国家自工业化后期起产业结构与用电结构变化趋势;其次进一步定义用电结构同构性指数,对两国的用电结构进行量化比较,得出某一地区的用电结构是由该地区的工业化阶段所决定的结论;最后将日本自工业化后期起的全社会单位GDP电耗及工业单位增加值电耗与中国的情况进行比较,为中国节能减排背景下电力消费特性的发展变化提供前瞻性的启示.

能源结构优化对低碳山东的贡献潜力

优化能源结构降低碳强度是建立环境友好型、资源节约型低碳经济发展模式的有效途径之一。基于山东省总人口、地区生产总值、居民消费水平、能源生产量、工业产值占比等社会经济指标的历史数据和不同组合情景下的预测数据,研究了能源结构优化对低碳山东的贡献潜力问题。首先运用情景预测、GM(1,1)预测与多元回归组合预测模型对2013年到2020年的一次能源消费量及其相关变量进行了预测;其次,采用马尔可夫链模型预测了2013年到2020年山东省能源消费结构的变化趋势;最后,考虑到技术进步、经济结构以及产业结构等对碳强度目标的实现也具有显著作用,当将能源结构作为一个驱动因素分析其变化对实现碳强度目标的贡献时,需将其他因素的作用剔除,因此,本文重新界定了能源结构优化对碳强度目标"贡献潜力"的定义,即指不同能源结构调整幅度情景中碳强度的"下降幅度"相对于不调整时碳强度"下降幅度"的增加值与碳强度"目标下降幅度"的比值。并在此基础上,分9种组合情景评估了2020年能源结构优化对实现山东省碳强度目标的贡献潜力。结果表明:在相同的经济增速下,能源结构调整幅度越大,碳强度"下降幅度"越大,能源结构优化对碳强度目标的"贡献潜力"也越高;在相同的能源结构调整幅度下,经济增速越低,碳强度"下降幅度"越小,但是能源结构优化对碳强度目标的"贡献潜力"越高。在每种情景下能源结构优化对实现山东省碳强度目标均有一定的贡献潜力,但是,能源结构优化对实现山东省碳强度目标贡献潜力作用有限,即使在优化能源结构对碳强度目标"贡献潜力"最大的情景(大幅调整能源结构、经济低速增长)中,其贡献潜力也仅为10.953 3%。因此,能源结构优化对实现低碳山东有一定的贡献,但是仅靠能源结构优化无法完全实现碳强度目标,政府、企业及社会还需要采取产业结构调整、碳排放技术升级等措施。

中国风电产业政策与产业发展——一项基于风电与传统电力替代性的研究

本文从考察风电与传统能源电力的需求替代弹性入手,通过构建社会对电力需求函数,分析了传统能源电力与风电的需求替代关系。政府若能通过政策手段内化传统电力对社会环境的负外部性,提高传统电力的价格,则社会对风电的需求量将会显著增加。在需求拉动下,风电产业会实现快速的增长。笔者的研究结果表明,以2009年为例,传统电力价格每上涨0.01元,社会对风电的需求将最高增加1.03亿千瓦左右。因此,我国政府在制定一系列风电产业支持政策的同时,可以尝试利用碳税或发放污染配额等政策手段,适当提高传统能源电力价格,拉动社会对风电的需求总量,促进风电产业的发展,实现社会福利的优化。

基于景气指数的高耗能行业月度用电预测

高耗能行业在工业行业用电量中的比例较高,且波动明显,传统计量方法难以准确预测。本研究提出一种基于行业景气指数的高耗能行业月度用电量预测方法,首先基于ARMA模型建立针对高耗能行业的月度用电量预测模型,再结合行业景气指数对模型进行改进,考察模型显著性特征及预测结果精度。以安徽省为案例区,对全省五大高耗能行业月度用电量进行预测,其中三个行业的预测模型在经过改造后预测效果更优,证明该方法具有一定的应用潜力。

我国经济发展对电耗的影响及电力的需求浅析

能/电耗的变化与经济发展所处的时期有关。针对我国经济快速发展,从电力角度分析我国工业化进程需经历的三个时期:1949～1979年高度工业重型化时期(工业化初期);1980～2000年高度工业轻型化时期(工业化中期);2001～202X年工业重轻基本协调时期(工业化后期)。由于各时期的特点不同,其能耗电耗也不同。现阶段只有能耗下降超过3%时,电耗才会下降。我国完成工业化进程对电力的需求为:人均用电量达到4500kWh左右,人均发电装机容量达到1kW左右;第二产业用电比重在60%左右,第三产业用电比重高于17%,居民生活用电比重20%左右。

大规模非并网风电产业体系研究

大规模非并网风电的应用,是一条探索风电多元化发展之路。建设大规模非并网风电产业体系,是风电多元化发展的重要环节。非并网风电产业体系的构建,是以"非并网风电理论"为依据、以风能富集区的大规模风电场建设和运营为重点,涵盖其前向关联度大的风电设备零部件研发和制造、风机组装、电控系统等产业,后向关联度大的有色金属冶金、盐化工、大规模海水淡化、规模化制氢制氧等高耗能产业,以及侧向关联度大的风机运营维护、风电场观光旅游、风电项目投融资管理、金融保险等产业,构成可涉及三次产业、多方位、多产业链交织的现代综合产业网络体系。

我国电力工业节能状况分析

电力工业节能在我国资源节约工作中占有重要地位,其节能的内容主要是提高能源转换效率,降低转换损失,同时需求侧的节能与节电对电力发展也有重要影响。文章简要介绍了我国电力工业的节能成绩,分析了主要技术经济指标,指出了我国与先进工业化国家的差距及存在的节能潜力,提出了电力行业节能思路、重点技术领域及主要政策措施建议。

快速工业化与能源和矿产品市场:基于东亚发展环境的中国形势分析

中国近年来的快速工业化进程和贸易扩张,使人们开始考虑中国对自然资源需求的持续增加是否会影响到中国乃至整个世界的经济稳定及其增长。本文考察了日本、韩国和中国台湾省在其持续快速经济增长过程中对资源需求增加及相应的对世界市场的影响, 并力图从这些国家和地区的发展经历中吸取经验,从而推测21世纪上半叶中国经济的增长对能源及矿产品的需求。文章指出,在中国经济持续快速增长的后期,对能源消费的增长可能会使资源密集型产品价格大幅上涨,中国庞大的市场规模可能会使价格上涨持续几十年, 而不仅仅是几年。这一前景对所有国家的经济发展、国家内部乃至国家之间的收入分配、亚太乃至全世界国家间力量对比等问题都具有重要的意义。

基于产业链的可再生能源发电并网定价机制:一个分析框架

可再生能源商业化应用能够实现经济增长下的碳强度目标,但商业前景取决于其与常规能源发电成本之间的差距,而定价机制的合理设计对弥合两者的成本差距起着决定作用。本文从可再生能源发电产业链的多方主体利益关系入手,研究供电量波动条件下多方主体合意的价格契约,据此设计符合产业链规模匹配和技术衔接的定价机制;在此基础上,综合可再生能源的发电类型、地区禀赋、技术手段与地区需求等因素,选择基于主体利润最大化的执行方式;通过考察定价机制在"干中学"和规模报酬下的成本效应,研究多方主体的跨期价格契约。为政府制定碳强度目标约束下可再生能源发电的中长期规划提供理论分析框架。

基于综合需求响应的工业园区联络线功率控制

为平抑可再生能源系统所引起的联络线功率波动,工业园区通常采取整合园区内部所有源荷设备进行统一集中管理或基于电力需求响应的简单源荷互动运行模式,未能充分挖掘园区多能负荷综合需求响应的潜力。在分析工业园区用能特点的基础上,文中提出了一种基于综合需求响应的联络线功率控制方法,建立了园区与生产任务相关的储能、空调负荷以及电动汽车的综合需求响应特性模型,并通过激励多元用户进行需求响应以平抑功率的波动,有效实现了兼顾综合运行成本及跟踪控制误差的联络线功率控制。结合南方某蓄电池生产工业园区进行算例分析,结果表明该方法能降低园区经济损失,使内部负荷用户受益,并确保对联络线功率计划的有效跟踪。

计及电热耦合需求响应的综合能源协同调度优化策略

需求响应对优化负荷分布、降低系统经济成本等方面的作用逐渐得到重视,为了满足用户的冷热电等综合能源需求,较多工业园区高峰时需从主网大量购电,不仅增加了园区自身运行成本,也加深了主网高峰时的调度压力。针对上述问题,以工业园区微能网系统为场景,考虑了热电耦合下的联合响应,以系统总运行成本最低为目标,最终形成工业园区综合能源协同调度策略。模型选取某智能园区一个典型日的用电情景进行优化,通过热电联合响应调整用户对不同形式能源的负荷曲线,实现能源优化配置。算例表明所提方法能够在峰时减少主网购电,增加园区内本地机组调用,并满足用户的冷热电需求,具备良好的经济性。