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。

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。

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.

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。

计及需求响应柔性调节的可再生能源优化配置

考虑分布式可再生能源的波动性和在能源互联网背景下供需双侧协调互动的特征,本文提出计及需求响应柔性调节的分布式可再生能源双层优化配置方法。首先,采用多场景分析法表征分布式可再生能源和负荷的不确定性。然后,建立分布式可再生能源的规划-运行耦合模型,提出基于多策略融合粒子群优化算法,即:上层规划模型以配电网综合费用最小为目标,确定分布式可再生能源的优化配置方案;下层运行模型基于上层的优化配置方案,以考虑无功的拟直流潮流模型对潮流方程中电压幅值和相角进行解耦,以有功网损最小为目标优化各时段电价。最后,基于IEEE 33节点系统的仿真结果和对比分析,验证了模型及求解方法的合理性和有效性。

基于电压调节的分布式可再生能源发电功率波动平抑策略

接入配电网的分布式可再生能源受自然条件影响,其输出功率随机波动,进而影响全系统运行。针对分布式可再生能源发电的特点和用户负荷特性,提出了一种基于电压调节的功率波动平抑方法,通过适当调整系统电压来改变负荷水平,利用负荷变化追踪电源出力,从而减小其波动对电网的影响。对简化配电系统和IEEE 13节点测试馈线系统仿真的结果表明,通过电压调节,用户负荷能够有效平抑光伏和风力发电机的出力波动,验证了所提方法的可靠性。

价格引导下主动配电网中分布式可再生能源自治运行技术

分布式可再生能源在主动配电网中的渗透率逐年增加,主动配电网的分布式特性日益凸显;传统的集中能量调度难以解决分布式能源出力随机性的协调以及大量分布式数据的通讯压力。文章以分层多代理模型为控制结构,提出一种基于价格引导的分布式可再生能源协调策略。详细介绍了各Agent的协调模型,区域目标、价格的协调响应策略及区域安全约束条件,利用Agent的分布自治、全局协作实现主动配电网的能量平衡同时促进分布式可再生能源的消纳;协调策略关注电价调整对储能、柔性负荷响应能力的影响,以提高分布式可再生能源消纳。最后,通过指标量化分析策略的综合性能,对比传统时序模拟方法的评估结果,验证了所提方法的合理性、有效性。

一种考虑孤岛运行和可再生能源出力不确定性的有源配电网供电可靠性分析方法

随着分布式可再生能源并网比例的不断提高,配电网安全运行控制变得更加复杂,给供电可靠性分析带来新的挑战。提出了一种考虑孤岛运行和可再生能源出力不确定性的有源配电网供电可靠性分析方法。建立了配电网关键元件及可再生能源场站设备可靠性模型,在此基础上,分析可再生能源资源概率分布,提出可再生能源潜在出力(REPO)多状态模型,进而建立考虑场站设备可靠性的可再生能源发电多状态模型;利用馈线分区的概念划分孤岛运行范围,分析孤岛运行对供电可靠的影响;基于序贯蒙特卡洛模拟法建立了有源配电网供电可靠性分析方法。并利用IEEE RBTS测试系统进行仿真,验证了所提方法的有效性。

分布式可再生能源发电出力稳定性最优选择探讨

探讨了在分布式可再生能源发电(DREG)具有成本优势且电网对其出力稳定性要求增加的前提下,DREG出力稳定性的最优决策。在对DREG随机性出力成本特性进行分析的基础上,基于随机生产模拟方法构建了发电利润期望值最大化目标下DREG出力稳定性的最优选择模型,运用该模型对以IEEE—RTS系统负荷数据为基础的算例进行了计算和分析,得出了DREG厂商的最优决策可能损害电网企业以及电力用户的利益的结论,并提出了改进的措施。

基于信息互动的分布式可再生能源多代理交易竞价模型

如何以市场化手段灵活解决配电网分布式能源的消纳,激励多方自主参与,已成为主动配电网商业模式研究的重要方向,适应多方分散决策的交易竞价模型是其中的关键。利用多代理建模技术构建了分布式可再生能源交易市场信息流和能量流的互动框架,设计了各参与主体交易信息的市场交互机制。各代理为提升市场竞争力,将市场信息分为电价信息、状态信息、交易信息、时间信息4类分析处理。利用信息修正模型对已生成的常规报价进行优化,依据交易结果调整各类信息影响因子,构建了源-储-荷的信息修正竞价模型,实现了竞价策略优化。算例中从参与主体、交易对象策略、市场模式3个维度对信息修正竞价模型的经济性和通用性进行了验证。

农村分布式可再生能源利用模式与应用

在梳理分布式可再生能源的概念和特征的基础上,结合分布式可再生能源发展存在的问题及农村应用情况,提炼出农村分布式可再生能源的几种典型利用模式,结合不同应用场景下的资源和需求特征,对几种典型利用模式的基本特征、适用范围和应用条件展开深入剖析。最后,结合农村分布式可再生能源典型案例,提出适合于分布式可再生能源典型利用模式在中国农村推广应用的建议。

储能在分布式可再生能源发电中的应用研究

分析了储能在分布式可再生能源发电中的作用,研究国内外关于储能在分布式可再生能源发电中的应用,提出了分布式可再生能源发电中储能的应用发展趋势。

考虑电池损耗和分布式可再生能源的储能调度

提出了一种考虑电池损耗和分布式可再生能源的储能日前随机经济调度方法。基于Copula理论生成考虑随机性和相关性的可再生能源功率场景。通过充分考虑电池损耗成本、分布式可再生能源、配电网流入电量及有功功率损耗以实现配电网整体的经济性最优。基于雨流算法考虑电池储能在充放电时的电池损耗问题,极大地延长了电池储能使用寿命并降低了系统成本。最后,在IEEE 123-node标准系统中测试了所提出的电池储能日前调度方法,结果表明相比于传统的电池储能经济调度方法,该方法的电池寿命增加到原来的4.89倍。通过有效考虑可再生能源的随机性和相关性,大大减轻了分布式可再生能源引起的电压偏移问题。

交直流混合的分布式可再生能源系统综述

分布式可再生能源、储能及直流负荷接入传统交流配网需经多级变流环节,导致系统能效低。交直流配用电技术可有效减少交直流转化的中间环节,提高配用电经济性、供电可靠性和运行灵活性。综述了国内外交直流混合系统的网架结构设计、关键设备研制及运行控制系统开发等多个方向的研究现状,以期能够对交直流混合系统的进一步研究及推广应用提供思路和借鉴。

分布式可再生能源接入对配电网电压分布的影响分析

分布式可再生能源在中低压配电网的广泛应用,对配电网产生一定的影响。线路由单一电源变为多电源,线路电压也发生了变化。通过对分布式可再生能源接入后的中低压配电网电压变化进行理论分析,结合仿真算例,对不同接入位置、不同接入数量、不同接入容量的分布式可再生能源接入的中压线路分布情况进行分析,得到分布式可再生能源接入位置、数量及容量对线路电压分布的影响方式。

分布式可再生能源发电对配网电压调整的影响

针对分布式可再生能源发电对配网电压调整的影响的评价问题,提出了考虑电压幅值约束和变压器分接头振荡约束的准入容量优化计算模型,该模型能模拟有载调压变压器分接头运行、多个分布式电源以及分布式电源解列的情况。对于多分布式电源接入的情况提出了至少准入容量的概念,建立了准入容量双层优化计算模型。算例分析验证了模型的有效性。另外,算例中还探讨了在分布式电源接入点设置无功补偿设备对配网电压调整的有益性。

城市级分布式可再生能源发电系统输配电定价机制探索

我国城市级分布式可再生能源发电系统以分布式光伏发电系统为主。现行按政府核定标准收取输配电费用的模式无法体现分布式发电"隔墙售电"和就近消纳的优势,且新一轮输配电价改革没有明确各类小型分布式发电系统输电费用定价。借鉴国外可再生能源发电系统输配电定价机制经验,结合我国国情、城市电力系统发展需要以及城市级分布式可再生能源发电系统特征,提出采用以基于成本的输配电定价为主体、综合优化的定价方法。从国家层面看,在输配电体系改革的政策完善中需加强输配电价监管,明确总体准许收入和价格结构组成原则。从城市或区域电力系统层面看,需因地制宜制定适应本地城市级分布式可再生能源发电系统接入配电网的政策措施,建立浮动的定价空间,做好"标杆成本"定价。

分布式可再生能源接入配电网的运检风险评估

分布式可再生能源逐渐在我国的部分行业应用,其中包括电力行业。在配电网中对分布式可再生能源进行运用时,安装和运行 的过程中会存在一定的风险。为了对相关设备的顺利运行进行保障,确保员工的人身安全,工作人员必须正确评估分布式可再生能源接入 配电网在运检工作中所存在的风险,制定详细的防护方案,从而对运检工作的顺利开展进行保障。本文结合各个因素,简单的分析了分布 式可再生能源接入配电网运检过程中所存在的风险以及形成原因,希望能对电力事业的发展起到帮助。