从灵活性平衡视角的高比例可再生能源电力系统形态演化分析

中长期电力系统愿景及其演化规律的分析是指导行业发展的重要前导性研究,尤其在中国提出2060年前实现温室气体净零排放的新目标背景下,如何加速可再生能源的发展成为焦点。在评述国际未来电力系统发展愿景的基础上,总结未来电网演化的特征,研判驱动力的变化;并基于以上宏观趋势分析,提出了一种考虑灵活性平衡的全局灵敏度方法,考虑影响演化路径的多重不确定性因素,抽样形成海量样本进行电力系统演化模拟,以中国西北电网为例分析了中国高比例可再生能源发展的演化路径。

计及灵活性资源的综合能源系统源荷协调优化调度

可再生能源和负荷的波动性、不确定性等给综合能源系统(integrated energy system,IES)的安全灵活运行带来了极大挑战。为提高IES灵活调节能力与可再生能源消纳水平,提出一种计及灵活性资源的IES源荷协调优化调度方法。针对系统内运行灵活性需求,精细刻画各类资源灵活性能力,源侧根据电氢耦合单元运行特性构建热电联产机组(combined heating and power,CHP)和氢燃料电池(hydrogen fuel cell,HFC)联合运行模型,荷侧考虑综合需求响应的灵活性供给能力,建立系统综合灵活性供给模型。根据不同时刻运行灵活性不足问题分成2种调度模式,构建基于IES灵活性约束的优化调度模型,并进行仿真分析。仿真结果表明,所提出的优化调度方法能够有效提高IES灵活调节能力和可再生能源消纳水平。

考虑源荷碳责任分摊的新型电力系统多级灵活性资源规划

为满足新型电力系统的灵活性需求与低碳化目标,提出一种计及源荷双侧碳排放责任的多级灵活性资源规划方法。上层模型投资决策风电、光伏、灵活性资源的配置容量和煤电超低排放改造比例;下层优化运行模型基于典型日灵活性需求多级分解结果,调用资源灵活性供给能力,实现系统多级灵活性供需平衡,并基于碳排放流理论提出源荷碳责任因子,将碳排放责任分摊至包含新能源在内的源荷双侧。最后,对改进的IEEE RTS-24节点系统进行算例分析,结果表明所提规划模型可以引导传统燃煤型电网主动向新能源主导型电网转变,并实现系统多级灵活性供需平衡与源荷双侧碳责任的合理分摊。

考虑灵活性供需平衡的含电转氢综合能源系统鲁棒优化调度

高比例新能源含电转氢综合能源系统中,新能源不确定性对系统产生较大冲击与影响,系统灵活性充裕度成为必须考虑的因素。因此,提出一种考虑灵活性供需平衡约束的含电转氢综合能源系统鲁棒优化调度方法。建立含电转氢综合能源系统各类灵活性资源供需模型,对各类灵活性资源调节能力进行了描述。采用鲁棒优化中基数性不确定集合方法描述风电预测误差,将风电预测误差和经济调度决策者视为博弈的竞争。依据零和博弈理论,建立计及灵活性供需平衡的含电转氢综合能源系统鲁棒优化模型。在鲁棒优化的基础上,分析了系统内新能源不确定性及灵活性供需平衡对于系统的影响。对东北某实际含电转氢综合能源系统的仿真分析表明,所提方法可有效应对风电出力的不确定性,兼顾系统的经济运行和灵活性。

特大型新能源基地面临挑战及未来形态演化分析

在推动中国新能源高质量跃升式发展背景下,大规模新能源开发、汇集和远距离输送成为新能源建设的重要路径之一,特大型新能源基地成为未来的重要形态。由于缺少常规交流同步发电机组和可靠备用容量,特大型新能源基地稳定性挑战、新能源利用率与供电充裕性矛盾凸显,其形态结构及演化路径成为当前关切的热点问题。系统梳理了当前最新学术研究成果,研判特大型新能源基地未来可能的源网形态并做特征分析;进一步,面向特大型新能源基地系统强度弱、灵活性不足、源网协调运行矛盾突出等挑战,针对性提出源网协调规划、灵活性专项规划和系统强度提升措施的优化配置技术等规划支撑技术和关键场景运行技术;最后以张北特大型新能源汇集区为例,结合其资源禀赋分析新能源基地现状并研判未来源网形态发展趋势,提出适应张北特大型新能源基地未来发展的关键支撑技术体系,为张北特大型新能源基地近中期规划和可靠运行提供参考。