高比例分布式可再生能源交直流混合配电网运行调控:科学问题与技术框架

随着分布式可再生能源发电与中低压直流组网技术的快速发展,未来配电网必然向复杂的交直流混合形态演进,其运行调控技术面临许多新的挑战。在高比例分布式可再生能源交直流混合配电网(HR-HDN)运行调控技术发展需求分析的基础上,提炼出HR-HDN运行调控技术的3个科学问题,并以多类型可控设备协同、源-网-荷-储高度互动化和市场化需求为研究主线,从稳定控制、故障主动防御与恢复、电力市场机制辅助调控以及“平台+数据”数字化集成调控4个方面,提出了HR-HDN的运行调控技术框架。最后,对HR-HDN运行调控关键技术的未来发展进行了展望。

面向规模化分布式可再生能源并网的群网协同互动优化方法

实现规模化分布式可再生能源接入下电网的稳定运行,是低碳化转型新形势下电网优化运行的重要研究方向。针对分布式可再生能源聚合形成集群参与电网优化运行带来的多主体性特点以及随机性问题,提出面向规模化分布式可再生能源并网的群网协同互动优化方法。首先,通过在灵活性资源的约束空间中构建高维内接长方体,形成表征灵活调节范围的可调功率域,通过构造可调功率域对可再生能源集群波动范围全覆盖的灵活性约束,使优化结果在可再生能源集群随机波动范围内全场景可行。然后,基于电网运行多主体的自利自主特性,构建满足同质个体并行优化、非同质个体串行优化要求的势博弈群网协同互动优化模型,提出与模型相适应的分布式优化方法与流程。最后,仿真算例表明,所提方法有效实现了多主体协同互动优化,并保障了优化结果的全场景可行。

含储能接入的三相配电网分布式可再生能源可调度域建模与计算

分布式可再生能源(distributed renewable energy,DRE)发电可调度域用于定量描述电力系统适应DRE发电不确定性的能力。目前可调度域的相关研究聚焦于采用单相模型描述输电系统,鲜有讨论具有高阻抗比与三相不平衡特性的配电网,亦未计及储能系统广泛接入所带来的影响,因此难以准确地应用于新型配电网分析。针对上述问题,该文建立了含储能接入的配电系统可调度域数学模型,充分考虑了配电网相间耦合与三相不平衡特点以及储能系统的充放互补特性;采用凸包松弛和多面体外近似重构配电网交流潮流模型,并通过凸包络近似替代处理储能的互补松弛约束,得到配电网可调度域的多面体外近似模型,从而由自适应约束生成算法构建其线性边界。算例仿真结果表明所提出模型能较好地适应含储能接入的三相配电网可调度域分析,并验证了所提出方法的结果准确性与计算效率。

高比例可再生能源接入下含自愈性能的分布式配电网重构策略研究

【目的】随着可再生能源电网占比逐年增加,电网的波动性和不确定性显著提升,给配电网的安全运行带来挑战。针对高比例新能源电网分布式配网重构问题,提出一种在线滚动优化框架方法。【方法】通过分布式共识协议获取网络拓扑和节点运行信息,在N-1和N-2线路故障状态下自动重构,实现配电网无额外外部触发信号情况下自动恢复正常运行,保证电网经济运行。同时采用滚动优化方法处理高比例可再生能源所导致的电网波动问题,并利用生成对抗网络(generative adversarial network,GAN)技术生成新数据,结合历史数据实现电网运行数据高精度预测。【结果】所提方法在正常状态、单点故障和两点故障3种情况下,均能实现电网的自动经济运行优化和自愈修复。【结论】与鲁棒规划和随机规划等方法相比,所提出方法可提升电网预测精度。

基于资源-需求匹配的分布式可再生能源发电项目选址研究

分布式电源在我国电源结构中占比持续扩大,因此考虑资源需求匹配开展分布式电源科学高效选址尤为重要。文章构建了以资源供给和能源需求为核心的涵盖多个因素的广义选址匹配指标体系,基于逆前景理论和可变精度粗糙数改进主观权重,提出了资源需求夹角余弦选址匹配决策模型,为分布式可再生能源发电项目选址建设提供决策依据。将所建模型应用于北京分布式光伏发电项目选址分析,研究表明,北京发展分布式光伏发电项目依托资源呈现出由朝阳、昌平、延庆、通州一线向两侧减小,东北高-西南低的特征;需求则呈中部向外围降低,东南高-东北低的特征;延庆区匹配程度最高,石景山区匹配度最低;匹配度Local Moran’s指数呈现延庆、怀柔、顺义HH聚类,丰台LL聚类的特征。北京分布式可再生能源发电项目开发应主要集中在北部区域。

考虑源荷储协调的弹性配电网分布式可再生能源电源配置优化

常规的配电网分布式电源配置优化方法以网损成本优化为主,未充分考虑配电网的弹性需求,影响了电源配置优化的经济性,因此设计了考虑源荷储协调的弹性配电网分布式可再生能源电源配置优化方法。构造弹性配电网分布式电源源荷储不确定集,根据可再生能源输出功率与负荷功率的差值,确定源荷储不平衡功率,确保后续电源配置优化效果。基于源荷储协调构建配电网能源电源配置优化模型,通过调节分布式可再生电源决策变量,应对源荷储的不确定性,从而满足电源配置的期望。优化分布式可再生能源电源最大充放电功率,弥补可再生能源在源荷储协调状态下的功率不平衡缺陷,实现电源的经济性运行。采用对比实验,验证了该方法的电源配置优化经济性更高,能应用于实际生活中。

考虑分布式可再生能源交易的风电商与电动汽车充电站协同优化调度

文章提出了考虑分布式可再生能源交易的风电运营商与电动汽车充电站的协同优化调度模型。不同于传统的协同运行方式,文章以市场化交易的手段激励风电商与充电站的协同优化运行。同时,建立了基于合作博弈的能源交易模型;并且不同于传统纳什议价利益分配方法,文章根据交易过程中交易主体对整体社会福利提升的贡献水平,构建了更公平合理的考虑议价贡献度的收益分配方式。为了保护隐私,提出了基于一致性算法的分布式方法求解协同优化调度模型;并且通过KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件给出了基于议价贡献度的收益分配解析解。仿真结果表明,该协调机制能促进风电商与充电站的可再生能源交易,有效提高风电商的盈利水平并降低充电站的用电成本,从而实现收益的公平分配。

可再生能源与分布式发电接入技术欧盟研究项目述评

在严峻的能源形势下,欧盟加大了对可再生能源和分布式发电技术研究的支持力度,并在第五,第六和第七框架计划下开展了一系列与之相关研究项目。鉴此,介绍了这些项目的整体目标,着重于DISPOWER,MICROGRIDS,MORE MICROGRIDS,EU-DEEP,FENIX等主要项目的研究内容及成果,在此基础上介绍了代表欧洲未来电网发展趋势的"智能电网"的概念,并揭示了这些研究带给我们的启示:要从传统的集中控制思想转变到新的分布式控制理念;要重视电力电子技术与ICT(Information and Communications Technology)技术的应用;要重视高渗透率下DER给输配电网所带来的可靠性、安全性和电能质量等问题。

基于“资源-项目-需求”链的分布式可再生能源项目适应度研究

对分布式可再生能源规划建设项目在资源与需求要素间适应水平实施评价,可为项目科学决策、规划优化、实施效果改进提供依据.针对分布式可再生能源项目对上下游双侧响应适应性问题,定义了 R-P-D链适应度和适应指数概念,基于可再生能源项目开发利用特征,在考虑广义资源条件和用户需求下将民意、规划、土地碳承载、电力系统、战略等指标纳入,拓展基于R-P-D链视角的可再生能源项目适应度体系,建立主客观结合的矩估计理论最优组合赋权底层指标分值计算方法,构建以项目与资源侧、项目与需求侧协调度为权重,以R-P和D-P匹配评分为数值的适应度综合模型.将分布式可再生能源项目R-P-D链适应度模型应用于分布式光伏发电项目验证了所提模型的优越性和适用性,提出R-P-D链三维适应度坐标轴和匹配评价量表,划分R-P-D链适应指数区间,定量确定项目适应度、匹配类别和适应指数,为项目决策、优化、效果评定提供新方法.

提高水风光可再生能源配网消纳的分布式串联补偿研究

可再生能源自身存在的波动性及间歇性可能会导致传输线路存在双向潮流、线路过载和电压异常波动等问题,造成部分区域电力供给不足和增大线路传输损耗,进而降低系统运行可靠性。分布式串联补偿器作为一种柔性交流输电设备,可根据上层系统指令对电网进行实时调控。研究了分布式串联补偿器对电网潮流的作用机理,提出了一种可促进可再生能源消纳及抑制电压波动与闪变的分布式串联补偿器电磁暂态建模方法,基于PSCAD/EMTDC构建了含分布式串联补偿器的电磁暂态测试模型。结果表明:分布式串联补偿器可实现对分布式电源能量流向的精准控制和补偿大功率冲击负荷投入时所需的冲击性功率,有效促进分布式可再生能源消纳和抑制电压异常波动。模拟结果验证了电磁暂态模型的正确性与有效性。

吴翔宇 以分布式可再生能源助力“双碳”目标实现

随着“双碳”目标的提出,以新能源为主体的新型电力系统正逐渐成为电力行业转型的方向,尤其是分布式可再生能源,已经成为我国保障能源供应和提升能源利用效率的重要方向。国家能源局近期发布的数据显示,截至2023年一季度末,全国光伏发电装机容量达到4.25亿千瓦,其中集中式光伏2.49亿千瓦、分布式光伏1.76亿千瓦。中国集中式与分布式光伏发电并举的发展局面已经形成,如何在分布式可再生能源逐渐大规模接入配电网时保障系统的高效稳定运行?多年来,围绕着分布式可再生能源系统高效安全稳定运行控制问题,北京交通大学副教授吴翔宇展开了系统性研究.

多能协调互补分布式能源系统的探讨

本文根据贵州省乡镇的能源特征和用能需求,提出了多能协调互补分布式能源系统的设计方案,利用风能、太阳能、水能、生物质能等可再生能源资源,实现乡镇区域全年制冷、采暖、用电及生活热水等用能需求的可靠协调供应,为贵州省乡镇能源建设提供了一种新的思路和参考,有助于提高乡镇能源自给率,降低运行成本和碳排放量,促进乡村振兴和生态文明建设。

山西省人民政府办公厅关于印发山西省推进分布式可再生能源发展三年行动计划(2023—2025年)的通知 晋政办发〔2023〕5号

各市、县人民政府,省人民政府各委、办、厅、局:《山西省推进分布式可再生能源发展三年行动计划(2023—2025年)》已经省人民政府同意,现印发给你们,请认真贯彻执行。2023年2月9日(此件公开发布)山西省推进分布式可再生能源发展三年行动计划(2023—2025年)分布式可再生能源具有直接面向终端用户、能源综合利用效率高、能耗低污染少等特点,积极推动分布式可再生能源发展,是完整准确全面贯彻新发展理念、构建新型能源体系、聚力实现碳达峰碳中和战略目标的重要举措。为加快推进分布式可再生能源科学有序发展,结合我省实际,制定本行动计划。

低碳环境下综合能源能效系统的应用——评《中国分布式能源系统综合效益分析方法及案例研究》

低碳发展是当今社会发展的重要主题,为提升能源利用率,人们会对区域内的煤炭、电能、热能、天然气等能源加以整合利用,构建综合能源系统来实现对其协调规划与管理,促进能源利用的可持续发展。本文参考由欧训民、刘汉思、袁杰辉编写,经济管理出版社出版的《中国分布式能源系统综合效益分析方法及案例研究》一书,介绍了诸如四川A市天然气冷热电联供项目和内蒙古B市生物质天然气项目等中国分布式能源项目,并对其进行能源消耗、温室气体排放和技术、经济性方面综合效益的分析,为我国构建低碳环境下的综合能源系统并提升其能效提供参考。

中铝包头铝业启动两个新的可再生能源项目

2023年11月,内蒙古自治区能源局下发了关于实施绿色供电项目的文件,“包头铝业产业园区绿色供电项目”和“包头铝业燃煤自备电厂可再生能源替代项目”两项目均纳入市场化新能源项目清单,这是包头铝业新的绿色能源计划向前迈出的重要一步。

相当于种植10万余棵树! 张江这个分布式光伏项目开工

近日,日荣半导体(上海)有限公司1.85MW分布式光伏项目在张江科学城内开工建设。该项目由上海张江智能电力发展有限公司(以下简称“张江智能电力”)投资建设,旨在深化服务并助推张江科学城的能源系统朝绿色低碳方向转型。

基于卫星图像的城区屋面分布式光伏潜力评估

结合市辖区层面光伏发展情况以及城市中不同用地的特点,利用卫星图片识别长沙市各地区适合装设分布式光伏的建筑区域。基于太阳高度角和方位角,通过山体阴影分析屋顶上的建筑阴影,计算地区屋面光伏可承载容量。对市场侧、制造商及电网部门的分布式光伏规划进行研究。通过识别结果可为光伏建设方及电网提供明确地域列表及可用面积,以及可实现基于实际建设项目的可新增光分布式光伏装机容量的预测,以期为分布式光伏电站用地不足问题提供新的解决思路。

基于分布式可再生能源发电的能源互联网系统

以分布式可再生能源发电为基础,构建可以实现实时、高速、双向的电力数据读取和可再生能源接入的能源互联网系统。能源互联网系统由智能能量管理系统、分布式可再生能源、储能装置、变流装置和智能终端等组成。智能能量管理系统提供了一个可视化的操作平台,除了可以实现常规的能量管理,还可以实现可再生能源的"即插即用",并根据系统需要,自主实现孤岛运行和并网之间的切换;储能装置在改善电能质量、提高系统稳定性、电源备用和提高经济效益方面具有重大的作用,是能源互联网系统不可缺少的组成部分;电力电子变压器的应用使可再生能源发电达到电网接入要求。最后确定了控制策略、电力电子变流技术和储能技术3个能源互联网的未来主要研究方向。

储能技术融合分布式可再生能源的现状及发展趋势

分布式发电能够充分利用可再生能源实现节能减排,是集中式发电的有效补充,利用储能系统的双向功率能力和灵活调节特性可以提高系统对分布式电源的接纳能力,具有广阔的应用前景。首先汇总了多种主流储能技术目前在电力系统中的应用规模及其本体关键参数,并从储能设备自身特点和电力系统对储能的需求出发,分析各储能技术的优势和不足,提出了可能突破的方向及发展预期,然后从应对分布式可再生能源大量接入给电网带来的问题出发,归纳了储能技术在融合分布式可再生能源方面的应用模式,分析了国内外的应用现状及不足,最后从本体发展和应用技术层面探讨了储能技术的未来发展方向。

风-光-沼可再生能源分布式发电系统电源规划

为了有效提高风–光–沼混合可再生能源分布式发电系统的可靠性和经济性,首先研究分析了风、光、沼各发电电源特点以及该分布式发电系统结构特征,并以此为基础建立了其系统电源规划的优化目标函数和约束条件函数等数学模型。由于改进的自适应遗传算法使用最优保存策略进化模型的选择算子、改进的自适应交叉算子和变异算子,来获得较优的全局搜索能力和较强的鲁棒性,所以采用该遗传算法对此分布式发电系统电源规划进行优化运算处理。最后选取某负荷中心的300 kW负荷总量为对象进行风–光–沼混合可再生能源分布式发电系统的电源规划模拟优化求解,算例结果验证了该方法的可行性和有效性,而且对其它类型可再生能源分布式发电系统电源规划有一定的指导意义。