碳中和目标下全球清洁能源消纳的风险识别与规避路径研究

加快向清洁能源转型是二十一世纪的全球目标,在碳中和目标约束下,清洁能源消纳的机遇与挑战并存。本文聚焦不同类别的清洁能源消纳风险,对此进行识别并讨论其风险规避路径。通过深入分析极端天气风险、资源分布的均衡性、消纳技术的特点与应用、政策不确定性、市场及投资环境等情况,发现清洁能源消纳面临多维度、强交叉性风险。鉴于此,提出一套针对性的综合策略,从而促进清洁能源的稳健发展并加速其全球化消纳,包括强化国际合作、选择消纳技术演进路径、加强跨区域政策及监管,构建灵活高效的能源市场等。通过这些策略,旨在为实现清洁能源的广泛应用与可持续消纳提供实用路径,进而支持全球碳中和目标的达成。

考虑清洁能源消纳的水风光多能互补多尺度优化调度研究

为控制调度后剩余负荷波动,提高清洁能源发电效率,在考虑清洁能源消纳的前提下,开展水风光多能互补多尺度优化调度方法的设计研究。计算风力发电机的容量因子、太阳能电池板的效率、水力发电站的发电量,实现水风光多能荷电状态的感知;建立负荷波动控制目标函数,设计约束条件对函数进行约束;考虑不同能源类型之间的互补性,进行能源系统多能互补多尺度上级与下级协同优化调度。对比实验结果表明,提出的优化调度方法应用效果良好,该方法可以满足多能互补中的能源调度需求,调度后可以控制剩余负荷波动达到一个相对较小的数值。

适应清洁能源消纳的配电网集群电动汽车充电负荷模型与仿真研究

研究了配电网中集群电动汽车动态充电负荷直接负荷控制消纳清洁能源的模型和控制方法。假设调度机构可通过统一的由激励机制产生的无线激励信号,在线直接控制电动汽车充电负荷功率用以实时消纳风电出力。首先,采用面向负荷传输的方法,建立基于偏微分方程的集群电动汽车充电负荷模型。而后,通过实际居民出行数据进行模型仿真,采用蒙特卡洛模拟验证模型的有效性,并提出基于滑模控制策略采用实时供需误差,跟踪消纳风电功率输出。最后,通过实际风电输出功率曲线验证控制方法的性能,为能源互联网背景下清洁能源消纳提供一种新的途径。

促进清洁能源消纳的多网联合优化与决策模型

针对我国西南地区,弃电量大、清洁能源消纳受阻的问题,考虑清洁能源外送消纳的方式,本文以互联电网各自运行成本最小为目标,建立了多网联合多目标优化模型。基于小生境多目标粒子群算法对模型进行求解,应用基于熵权法的逼近理想解排序法进行最佳均衡解决策。以云南送广东、广西的“一个送端+两个受端”系统为例进行实例分析,结果表明:小生境多目标粒子群算法求解得到了均匀分布的近似Pareto前沿;基于熵权法的逼近理想解排序法决策得到的最佳均衡解显示,送端电网清洁能源消纳率达到100%,外送通道日利用小时数最大,表明多网联合优化计算能够大大提高清洁能源的消纳能力和外送通道的利用程度。

跨省跨区清洁能源消纳补偿的市场机制研究

研究了基于发电权交易的跨省跨区清洁能源消纳及补偿机制。跨省跨区清洁能源生产厂商通过在该市场购买消纳地发电机组的发电权获得发电上网的权利,同时确定了其上网电价以及对消纳地发电厂商实施消纳补偿。构建了该市场的智能代理仿真模型,研究了该市场的运行特性。结果表明,该市场均衡电价主要依据发电权成本,并根据供需关系小幅度波动,市场运行特点良好,但是由于发电权成本较高,使得跨省跨区清洁能源厂商的发电上网电价偏低,而对消纳地发电厂商该市场实施了完全补偿。该市场机制适合于跨省区清洁能源发电厂商成本较低的情况,例如有弃水可能性时的水力发电消纳情况。

国际清洁能源消纳的典型事实与中国借鉴

清洁能源消纳是推动生态文明建设、实现碳达峰与碳中和目标的中国式现代化重要驱动力。虽然从总体来看中国清洁能源消纳问题得到了基本解决,但局部上仍存在优化空间。本文聚焦国际清洁能源消纳的实践,从不同维度解构清洁能源消纳的政策维、机制维、价格维演变机制。国际清洁能源主要消纳方法为微电网多电源联合消纳体系、虚拟电厂优化调度体系、多边发电权一体化决策体系。因此,针对中国清洁能源消纳,需建立全国统一电力市场体系、探索构建多元化市场架构、优化清洁能源市场化消纳机制、增强全社会清洁能源消纳意识、加强国际合作与经验交流。

考虑清洁能源消纳的售电商滚动修正月度市场交易策略

在深化电力市场改革以及促进需求侧消纳清洁能源的背景下,售电商需综合考虑火电年度合同电量以 及清洁能源消纳年度合同电量,在合理安排年度合同电量分解的基础上,根据月度用电量预测偏差优化月度 市场交易策略,构建了售电商月度购电滚动修正优化策略框架。基于月度市场电价波动风险分析,提出了年 度合同电量分解到月度合同电量的进度系数。考虑了清洁能源出力波动的季节性修正因子,从而建立了满 足偏差考核的售电商月度最优购电策略模型。算例分析了电价波动以及清洁能源消纳年度合同电量对售电 商月度市场竞价策略的影响,对售电商承担新能源消纳权责、降低竞价风险、满足偏差考核具有现实意义。

抽水蓄能有利于清洁能源消纳

电网中水电、火电、核电、风电以及太阳能发电等电源考虑联合蓄能电站运行后,对清洁能源消纳、节能减排和保护生态环境十分有利。然而,为应对风能、太阳能、生物能等清洁可再生间歇性能源的迅速兴起,电网须有足够的调蓄能力予以支持,否则过大的峰谷差将影响网内机组的平稳运行。因此,配置足够规模的抽水蓄能等设施,可优化电力系统的组成,理顺能源可持续发展的循环机制。

面向清洁能源消纳的流域型风光水多能互补基地协同优化调度模式与机制

针对面向清洁能源消纳的流域型风光水多能互补基地(WMCB)协同优化调度所面临的清洁能源时空多尺度相关性分析、大规模多类型清洁能源多能互补、高效消纳和安全管控的问题,归纳了优化调度模式和机制的相关研究并提出了未来的发展方向。首先分析了WMCB的发展现状,总结了其协同优化调度亟需解决的瓶颈问题。进而从时空多尺度互补特性、协同优化调度模式和机制方面,对WMCB的研究现状进行了梳理。最后探索了WMCB协同优化调度相关问题的解决思路,以期推动WMCB的建设和发展,从而推进大规模清洁能源的互补开发和高效消纳。

为广西经济社会发展注入绿色动能——广西电网公司开展清洁能源消纳专项行动纪实

今年是落实国家发展改革委、国家能源局《清洁能源消纳行动计划(2018—2020年)》收官年。日前,广西电网公司印发《2020年清洁能源消纳专项行动方案》,出台7个方面28条措施,从加强电网平台建设、实施清洁能源调度、发挥电力市场调节功能等方面综合施策,全力促进清洁能源消纳,助力打赢污染防治攻坚战.

市场交易“成绩单”看广西清洁能源消纳

清洁能源连续四年实现全额消纳;首创核电进入市场,核电市场化率居全国第一;2022年,绿色电力交易首次开市,开启了绿电消费新模式……这是五年来,广西以市场手段消纳清洁能源的“成绩单”。电力市场化交易是促进清洁能源消纳的重要手段之一。广西充分发挥市场交易的平台作用,深入挖掘市场消纳潜力,构建清洁能源消纳的市场化交易机制,多措并举多途径消纳清洁能源。

采取电采暖方式消纳清洁能源的综合效能分析

随着清洁能源大量广泛开发利用,受各种因素的影响,清洁能源弃电严重,特别是北方冬季采暖季节,受供热机组供热的约束,供热火电机组占用了清洁能源消纳的空间,采用电采暖方式一方面减少供热机组约束,扩大消纳清洁能源空间;另一方面也提高环境保护能力。但采用电采暖方式,属于二次能源再利用,存在多方面因素的效能评估。针对城市电网电采暖供电方式,开展了电采暖与燃煤(燃气)采暖的技术经济比较,对采用电采暖可行的几种方式也进行了分析,提出了采用电采暖方式需关注的方面,对电采暖的推广和提升城市清洁化水平提供借鉴意义。

基于清洁能源消纳的风电规模入网机组启停间歇控制研究

风电规模入网机组启停间歇控制的传统方法忽略了对清洁能源发电量的检测,导致机组温度和风机能耗的控制效果较差。提出基于清洁能源消纳的风电规模入网机组启停间歇控制研究,根据风电规模入网机组的结构及特性,构建以清洁能源发电量最大为模型的运行目标函数。基于清洁能源消纳制定数学模型,通过能源计量系统获取用电量,判断风电规模入网情况,实现风电规模入网机组启停间歇控制。实验结果表明,该方法对机组温度和风机能耗具有良好控制效果,有利于提高风电站的清洁能源消纳比例。

促进清洁能源消纳的全网一体化发电计划模型及求解

随着特高压交直流通道和大型能源基地的快速发展,中国电网表现出明显的全网电力电量平衡一体化特征,对现有分省平衡、各级调度弱耦合的现有调度计划业务模式提出了新的挑战。为此,文中提出了一种适用于工程实践的综合考虑发电侧多元能源发电互补特性、特高压线路输电运行特性、用电侧柔性负荷响应特性的全网发—输—用发电计划一体化优化模型。建立的发电侧多元能源互补模型,可降低清洁能源并网功率的波动性,提升清洁能源消纳;建立的用电侧柔性负荷响应模型,可配合发电侧功率调整,增加清洁能源消纳空间;建立的连接能源基地与负荷中心的交直流输电通道功率模型,可全局考虑送受电网发用电特性,降低电网整体运行成本。基于中国某跨区互联电网系统的实际数据,验证了所提模型的有效性。

现货市场中清洁能源消纳能力实时监视系统

火电机组负备用表征了跨省区清洁能源现货市场受端省网的消纳能力,其值不仅与火电机组本身有关,也受输电通道和跨省区直流约束。为满足实时监视需要,提出了一种考虑输电断面灵敏度的分区实用算法,对单一断面、嵌套断面、多断面混合约束等不同约束,以及交直流混合安控的切机量和自动发电控制要求,分别求取火电机组负备用,在保证交直流混联电网安全的前提下,最大化利用火电机组调峰能力和电网输送能力,促进现货交易开展。

适应清洁能源消纳的配电网直接负荷控制模型与仿真

研究配电网中直接负荷控制技术及其改变集中式热力学可控负荷的温度设定点来控制负荷功率的方法。建立以双耦合偏微分方程组为基础的热力学可控负荷传输动态模型,通过有限差分近似为面向控制的有限维状态空间模型。提出适应出力不确定性的清洁能源滑模变结构功率跟踪控制策略,利用李亚普诺夫稳定理论验证其收敛性。在小型配电网中,对1 000个制冷空调负荷进行仿真,功率跟踪误差分析结果表明所提方法能有效跟踪风电功率消纳目标,温度设定点控制分析结果表明所提方法的用户可接受百分比达到90%以上。该方法可为需求侧响应负荷在清洁能源消纳的应用提供新的技术途径。

清洁能源消纳背景下的重庆电网需求响应实践

通过清洁能源消纳与用户电力消费直接关联研究,可实现基于清洁能源消纳的需求响应(Demand Response,DR)。2019年重庆根据电网负荷特性与电网运行指标现状,寻找业务类型、政策机制、组织实施等因素与DR的结合点开展DR实践,以网内低谷电增量交易、电动汽车绿电交易实现省间清洁能源消纳电量47GW·h,减少标准煤燃烧1.36万t,减排CO24.51万t。并对精细化DR管理、完善激励机制等方面提出了进一步工作建议。

基于改进共原点灰色聚类的清洁能源消纳综合效益评估

考虑清洁能源消纳带来的经济、社会和环境效益,为清洁能源项目规划提供指导,建立合理的评估指标体系,结合基于混合交叉赋权和改进共原点灰色聚类的方法,对清洁能源消纳综合效益进行评估。该方法通过指标的变异系数,来确定以相邻指标的重要性程度之比代替序关系法中的方法,构造基于变异系数序关系法的混合交叉赋权方法,有效避免序关系法或变异系数法单独确定权重无法反映实际数据客观信息或决策者主观意图的弊端。同时,针对共原点聚类函数的灰类交叉以及隶属度等速率变化的不准确性,修改共原点灰色聚类的函数区间和函数形式,使得评估结果更具合理性和真实性。

双碳目标下面向清洁能源消纳的源网荷储协调控制

由于传统源网荷储协调控制作用下风机电压与储能输出功率稳定性较低,因此该文提出双碳目标下面向清洁能源消纳的源网荷储协调控制方法。首先,构建源网荷储关键单元的数学模型,分析发电系统的响应特性;其次,采用平均一致性算法获取电网运行全局信息,基于频率判断提出源网荷储协调控制策略;最后,通过对源网荷储系统的出力协调及负载减载,实现源网荷储的协调控制。实验结果表明,所提方法协调控制下,电压暂态稳定性与储能总输出功率稳定性均得到了明显的提升,验证了所提出方法具有较强的控制性能。

基于消费者视角的清洁能源消纳问题研究

清洁能源的平衡充分发展对清洁能源消纳及电力行业健康发挥着重要作用。基于消费者视角,通过问卷调查及统计分析,研究清洁能源消纳问题。研究结果表明,政府补贴政策、配套设施、电力行业耗能压力等因素对清洁能源消纳存在影响。研究结论可为有效解决清洁能源市场问题提供消费侧参考依据。