考虑高比例风光新能源消纳的燃煤-燃气机组联合调度策略

基于信息物理融合理论,从“对象层-融合层-决策层”三个层级出发,建立燃煤-燃气机组联合调度模型,以发电总成本最小和机组平稳出力为目标,在满足电网安全运行的约束下,求解考虑高比例风光新能源消纳的燃煤-燃气机组联合调度策略,在确保高比例风光新能源消纳的基础上实现对各机组灵活的协同控制。

立足“沙、戈、荒” 大型风光电基地建设新能源供给消纳生态圈

立足“沙、戈、荒”大型风光电基地建设新能源供给消纳生态圈坚持生态优先、绿色发展之路,坚持把发展新能源作为打好工业突破发展行动突围战的重中之重,打造风光一体大基地,依托“光伏+治沙”治理模式,探索新能源供给消纳生态圈建设,为实现“双碳”目标贡献力量。

做好新能源消纳工作 保障新能源高质量发展

本刊讯为适应新能源高速增长形势,保障新能源高质量发展,2024年6月4日,国家能源局印发《关于做好新能源消纳工作保障新能源高质量发展的通知》(以下简称《通知》),《通知》旨在提升电力系统对新能源的消纳能力,确保新能源大规模发展的同时保持合理利用水平,推动新能源高质量发展。

《关于做好新能源消纳工作 保障新能源高质量发展的通知》政策解读

为深入贯彻落实习近平总书记在中共中央政治局第十二次集体学习时的重要讲话精神,提升电力系统对新能源的消纳能力,确保新能源大规模发展的同时保持合理利用水平,推动新能源高质量发展,国家能源局印发了《关于做好新能源消纳工作保障新能源高质量发展的通知》(国能发电力【2024】44号,以下简称《通知》)。现从三个方面对《通知》进行解读。

“双碳”目标下新能源高质量发展路径研究

新能源高质量发展是我国实现“双碳”目标、推进能源革命、构建现代能源产业体系的必由之路,其内涵就是要立足能源安全与“双碳”目标,通过体制机制与技术创新,突破能源“不可能三角”。我国新能源产业经过多年积累发展,新能源装机容量、发电量全球领先,并建立了系统完善的产业链,但未来高质量发展仍面临多方面挑战。通过SWOT分析,我国新能源发展的“优势”主要集中在规模上,而“劣势”主要表现为供应稳定性不足、配套软硬件不完善,“机会”主要来自“双碳”目标下多方因素共同推动新能源发展,“威胁”则主要来自规模日益增长下的自我协调能力不足。我国新能源产业高质量发展应双管齐下,坚持供给侧改革与需求侧响应并进的发展道路。推进风光水火储协同发展,提高负荷侧分布式新能源项目及产业运行质量,在提升负荷侧电力用户需求响应能力的同时,进一步提升发电侧的余电消纳水平。同时要做好顶层设计与动态调整,优化新能源产业布局,持续优化分时电价政策,加大智能化技术研发与应用力度,建设全国统一电力大市场,进一步改革电价形成机制。

高比例新能源系统供需平衡分析方法和对策

我国正在建设高比例新能源系统,系统电源结构、运行方式和系统稳定特征将发生根本性改变,其中供需平衡问题将成为系统面临的首要问题。因此,针对高比例新能源系统供需平衡问题,首先从一次能源供应、灵活性资源和现有电网适应性3个方面总结面临的主要问题和风险;其次对高比例新能源系统的供需平衡主要分析方法进行调研综述,总结比较各主要方法应用于高比例新能源系统供需平衡分析的优缺点,给出各方法适用范围和应用建议;最后从灵活性资源供给、新型电网建设、新能源出力和负荷预测、新型调度体系及电力市场机制建立等方面提出高比例新能源系统供需平衡主要对策。

市场环境下新能源优化调度与高效消纳的探索

针对传统的电网调度与电能管理方式在遇到高比例新能源并网发电时所出现明显消纳困难、严重弃风弃光的问题,基于等量匹配原则提出了一种新型优化调度与高效消纳的方法。该方法建立在未来实时电价的基础上,将城乡居民用电与新能源发电构成一种协同发展和经济互补的最优潮流分配方案,保证了新能源消纳的高效性与潮流控制的优化性,不但提高了传统电网抵御各种扰动风险的可靠性,而且也确保了能源合理分配的经济性。通过相关内容的算例分析,验证了所提方法的有效性。

基于系统平衡下高比例新能源接入对电价影响趋势的研究

在保证能源供给安全的前提下,充分发挥系统调节能力,提高新能源渗透率,是实现碳达峰、碳中和目标的重要途径,但大规模、高比例新能源接入将对电价水平造成影响,开展高比例新能源系统电价趋势研究有利于完善电力市场机制。设计了基于逐时平衡的系统运行策略,结合上网电价、投资等影响因素提出了系统等效电价计算方法,研究系统中新能源电量占比、装机规模提升对系统等效电价的影响,并以某系统为例进行运行模拟,得出了电价变化趋势。

基于主从博弈的储能电站协同源荷消纳新能源调控策略

随着我国“双碳”目标的提出,新能源发电量大幅提升,为提高风光消纳率,引入虚拟电厂(VPP)运营商、负荷聚合商(LA)和储能电站(ESS),提出了一种基于主从博弈的储能电站协同源荷消纳新能源调控策略。将独立运行的VPP运营商作为上层领导者,具备需求响应能力的双向产消LA作为下层跟随者,通过上下层间价格和用能策略的博弈,实现新能源消纳和源荷储收益共赢。算例分析表明:源荷储三方在实时电、热价博弈机制下能够实现共赢并有效提高新能源消纳水平;引入ESS平抑了负荷和新能源出力波动,既提高了源侧VPP供能收益,又在保证荷侧用能满意度的前提下降低了LA的用电成本,提高了用户的需求响应能力和系统的风光上网空间。模型采用分布式遗传联合二次规划(GA-QP)算法进行求解,具有良好的收敛速度和效果,同时能够保护博弈各方的数据隐私。

考虑消纳成本的跨区域新能源消纳估计方法研究

随着时代的发展,可再生能源发电量在中国发电量中的占比越来越大。目前,越来越多的研究为了降低电网的弃新能源比,以提高新能源消纳能力为目的,却忽略了新能源消纳带来的成本增加。因此,基于时序生产模拟,综合考虑新能源消纳能力及其对应发电成本,建立了与发电总成本、消纳量共同相关的目标函数,通过罚函数法及可行化处理机制处理消纳中的约束条件,最后采用粒子群优化算法,基于建立的目标函数计算出最优可消纳新能源电量。

适应高比例新能源直流外送输电能力提升的分布式调相机配置方法研究

特高压直流送出是我国大规模可再生能源消纳的重要输电形式。在新能源高渗透率地区,直流故障后新能源的暂态过电压问题已成为制约新能源外送能力的主要因素。对新能源外送系统的分布式调相机配置方法进行研究,结合限制故障影响范围制定初步配置方案,并以新能源脱网站点的短路比为参考指标对初步配置方案进行优化完善。针对某实际电网的算例仿真表明,最终配置方案可有效提升网内新能源的消纳能力,且推荐的新能源汇集站点分布式调相机配置比例可用于指导后续电网实际规划和建设工作。

促进高渗透率新能源消纳的DPFC优化配置策略

在双碳目标与构建以新能源为主体的新型电力系统的背景下,风电、光伏等新能源必将持续高速发展。高渗透率新能源接入电网引起的线路潮流阻塞问题成为阻碍新能源消纳的一个重要因素。提出了一种通过分布式潮流控制器(distributed power flow controller, DPFC)促进高渗透率新能源消纳的优化配置策略。该策略首先以单个规划周期内最小化系统线路阻塞为目标函数对接入系统的DPFC进行最优配置;然后分别提出在正常情况以及新能源大发情况下DPFC的运行控制策略。最后通过IEEE24节点算例对DPFC提高新能源消纳率的优化配置策略有效性进行验证。结果表明:较采用统一潮流控制器(unified power flow controller, UPFC)与不采用潮流控制装置相比,所提DPFC优化配置策略及运行控制策略在减少系统运行成本的同时可以提升新能源消纳水平。

以提高消纳能力为目标的可再生能源发电集群划分方法

为了提高配电网中可再生能源分布式接入背景下的源荷匹配水平,减少跨电压等级的功率倒送,提出一种以提高可再生能源就地消纳能力为目标的服务于规划的集群划分方法。首先,计及集群功率调度因素的影响,定义基于可响应负荷和储能最优调节的集群消纳能力指标及其计算方法;在此基础上,将集群消纳能力指标与模块度指标结合,提出作为集群划分依据的改进型综合性能指标。其次,为考虑联络开关状态变化对集群划分的影响,利用联络开关所在支路与集群之间的定性关系,提出一种将联络开关状态和遗传算法(genetic algorithm,GA)相结合的启发式集群划分算法。以某县域35kV配电系统为例对所提方法的有效性与合理性进行了验证。

互联电力系统中高比例风电和太阳能光伏的开发与消纳模式研究

发展高比例的风能和太阳能光伏发电是生态文明和社会可持续发展的必然选择。然而,是在负荷中心地区广泛地发展分布式的风能和太阳能光伏发电系统(可称为"就地开发与消纳"模式),还是在远离负荷中心地区建设大规模的风电和光伏基地并将其电能"远距离外送"到负荷中心(可称为"大规模远距离输送"模式),会直接影响高比例可再生能源情景的顺利实现。基于最优化等数学方法的研究已经表明,在当前以燃煤火电为主要调节容量(现时如此)的情况下,只有采用就地开发与消纳模式电网才能实现集成高比例的风能和太阳能光伏发电的目标。为便于读者理解这一结论,首先简明地介绍了互联电力系统的基本特征,并将其与互联网的基本特征做了对比分析;进而从互联电力系统的规范出发,就不同开发与消纳模式下可再生能源电量比例、系统运行和可用调节容量3个方面做了定性分析和简明阐释;最后通过1个具体的仿真示例,展示了在就地开发与消纳模式的情况下,系统为集成高比例风能和太阳能光伏发电所需采用的有效措施。

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。

新能源消纳电量库交易机制的实践与经验

近年来,随着清洁低碳能源战略持续推进,新能源装机容量快速增长,新能源发电在系统中的比例不断提升。新能源高渗透性、随机性和波动性对系统调节能力和承载能力提出更高的要求。在深入分析新能源发电特性的基础上,挖掘电网互补潜力,提出新能源电量库交易机制。首先,建立新能源电量库交易模型,设置约束条件,给出交易申报和出清方式。然后,探索综合考虑灵活价格机制和电量库价值体系的价格机制,给出电量库结算方式。最后,基于中国西北电网新能源消纳实际,创新开展主控区置换电量库、援疆电量库、陕青省间调峰置换电量库等多品种交易实践。实际数据表明,电量库机制充分展现了系统调节价值,能够调动平抑新能源波动的系统灵活调节能力,显著提升新能源消纳水平。

高比例新能源并网与运行发展研究

大力发展新能源是我国实现碳达峰、碳中和战略目标,加速能源结构绿色低碳转型的刚性需求与必由之路。本文在调研分析我国新能源发展现状和趋势的基础上,展望了我国中期(2030年)、远期(2060年)高比例新能源并网场景;阐述了高比例新能源并网与运行面临的高效消纳与能源保障难题并存、安全稳定运行难度剧增、电力市场机制不适应等挑战;从电源侧、电网侧、负荷侧、储能及基础支撑4个方面,全面分析了高比例新能源并网与运行关键技术体系。着眼我国高比例新能源并网与运行的长期稳健发展,提出了加强协调规划、提升灵活平衡能力,强化技术攻关、突破关键技术体系,建立衔接机制、支撑新能源参与市场,深化市场设计、适应新能源消纳场景等建议,可为电力领域规划、电力技术研究提供基础参考。

考虑发电侧成本的新能源消纳能力评估

随着近几年新能源装机容量的快速增长,弃风、光问题变得愈加严重。如何有效评估新能源消纳能力已成为宏观决策部门与新能源发电企业十分关心的问题。考虑了系统调峰能力等约束条件,提出一种基于时序生产模拟的新能源消纳能力评估方法。通过核算新能源发电企业在全寿命周期内的投资与运行费用,得出新能源企业在不同盈利水平下相应的弃新能源比例,并以该比例作为评估新能源消纳能力的指标。以西部某省为例,对该省2016年新能源消纳能力进行评估,得出在不同弃新能源比例下的新能源装机容量和消纳电量,验证了方法的合理性和有效性。

高比例新能源系统中储能配置规模论证

在高比例新能源系统中,储能是满足系统供需平衡、安全稳定需求的关键措施。首先提出配置储能的主要目标是提升新能源消纳和满足负荷供应能力,以该主要目标为基础,分析了系统配置储能的基本原则,考虑按年计算,从全社会角度提出储能配置规模论证优化模型,并介绍了该模型计算的总体方法和流程、年度系统开机曲线计算及最大化消纳新能源的储能充放电策略,最后通过省级规模的电网参数作为案例验证规模论证方法和流程的有效性。

考虑光热电站和直流联络线灵活性的高比例新能源互联系统优化运行

根据我国资源分布的特点,高比例可再生能源发电基地通过特高压直流输电实现跨区消纳将成为我国电力系统清洁化转型的主要运行场景之一。光热发电作为一种新兴的可再生能源发电形式,具有常规电源的惯性和可调度性,其灵活的运行方式在促进可再生能源消纳、参与电网调峰等方面具有显著优势。针对含光热电站的高比例新能源送端经特高压直流连接的互联系统优化运行,以减小整个系统运行成本、调峰成本和弃电成本为目标,协调考虑光热电站与直流输电线路的灵活调节能力,建立混合整数线性规划的调度模型。以西北某省电网2025年规划系统为算例,从运行经济性、调峰效果以及绿电效益3个角度对光热电站的灵活运行效益进行量化分析,结果显示光热电站的接入降低了系统的运行成本,在改善火电机组的调峰需求和减少大气污染物排放的同时可提升风光消纳水平,实现更高比例的电能来自于清洁能源,有利于电力系统的低碳化发展。