Research on Reduction of Solar Power Curtailment with Grid Connected Energy Storage System Based on Time-Series Production Simulation

Due to the variable output of renewable energy (RE) generation, difficulties of dispatching RE for power system operators could not be avoided. One of possible solutions is the energy storage technology, especially the battery storage system. The large-scale energy storage system is available to support power system reliable flexibility for load following and system frequency regulation. In this paper, the bottlenecks of large-scale solar power generation dispatching and operation in Qinghai grid are discussed, and a new PV-energy storage coordinated dispatching method is proposed for reduction of PV curtailment in Qinghai. Moreover, the validation based on the time-series production simulation is provided using real data from Qinghai. The results indicate that the proposed method can effectively decrease the curtailment of solar power and future vision of large-scale solar power coordinated operation with energy storage system is also presented.

基于水光电力系统时序生产模拟模型的水光优化配比研究

基于考虑系统负荷、新能源发电出力等时序变化特性的时序生产模拟法,建立了水光电力系统时序生产模拟模型;从系统结构性、经济性、灵活性与可靠性方面综合确定最佳水光容量配比,并通过金沙江上游川藏段水光系统验证了模型的合理性。金沙江上游川藏段光伏电站与水电站出力具有较好的年内、日内互补特性;对于2030年水平年,考虑枯期水电留存,913.6万kW水电配套400万kW光伏的方案综合性能更优,其新增非水可再生电量约60亿kW·h。

面向新型电力系统的时序生产模拟应用与求解技术综述

在建设新型电力系统背景下,时序生产模拟技术依托电网数字化转型赋能,成为了新型电力系统运行评估与规划决策的重要工具。文中总结了国内外对于时序生产模拟相关问题的研究成果,以及时序生产模拟在新型电力系统中的应用与求解技术。首先,介绍了时序生产模拟的结构及特点,从电力电量平衡测算、“双碳”措施量化分析、未来电网形态与演化路径等方面综述了时序生产模拟的应用场景。然后,根据现有时序生产模拟求解技术特点将其分类介绍,并讨论了不同求解技术的局限性。最后,对新型电力系统时序生产模拟研究进行了展望。

基于生产模拟的受端电网新能源发展场景研究

“双碳”目标驱动下,受端电网新能源大规模并网,加之外来电力比重加大,电力平衡难度增加,受端电网实现清洁替代面临多重困难。基于实际运行数据,分析了新能源低出力特性及其与负荷的匹配特性,总结了高比例新能源电力系统面临的关键问题。在此基础上,建立电力系统时序生产模拟模型,基于2030年预测数据的标幺化,设计2060年案例场景,量化分析典型受端省级电网的新能源、煤电和调节资源的配置问题,以及不同新能源发展场景下实现清洁替代的方案,并提出相关措施和建议。

计及特高压交流工程建设的区域碳减排测算及分摊

在“双碳”目标下,特高压交流工程凭借其先进的技术手段,在消纳清洁能源、降低传输损失方面将发挥更大作用,但对特高压交流工程减碳效益的研究较少。以负荷落点区域为研究对象,提出了特高压交流工程运行减碳效益的量化方法。首先,对送受两端电力潮流分布进行模拟计算,确定输电通道潮流比例;其次,对电源区域进行电量平衡分析,确定工程输送清洁能源电量,结合碳排放因子测算负荷区域碳减排量,利用Shapley值根据贡献度计算工程的减碳效益;最后,以实际工程为例进行算例分析。结果表明,特高压交流工程能够通过提升清洁能源消纳能力减少碳排放。

基于概率性时序生产模拟的光储网协调规划

针对传统规划方法难以实现不确定性资源与负荷特性的时序匹配问题,提出基于概率性时序生产模拟的光储网协调规划方法。首先,考虑负荷与分布式光伏出力的不确定性建立概率性时序序列模型,利用生产模拟求取配电系统年运行概率状态;其次,综合考虑光储网的投资与运行损耗、停电损失、弃光损失及向上级电网的购电成本,建立基于随机优化的协调规划模型,通过投资决策与运行模拟迭代寻优获得最优规划方案;最后,以某个20节点的实际算例验证了所提方法的有效性。

基于时序生产模拟的需求侧响应促进新能源消纳量化分析

高比例新能源接入导致电力系统对灵活性资源的需求日益迫切,需求侧灵活性资源重要性凸显。现有的需求侧响应研究多针对尖峰负荷问题,对需求侧响应资源促进新能源消纳的量化研究不足。针对这一问题,首先建立多类型需求侧单体灵活性资源调节模型;其次,分析需求侧单体灵活性资源调节特性,建立海量需求侧单体灵活性资源聚合调节模型;然后,构建基于时序生产模拟的需求侧响应促进新能源消纳量化分析模型;最后,以省级电网为算例开展仿真研究,分析多类型需求侧响应对新能源消纳的改善效果。结果表明,可平移负荷、可转移负荷均可改善新能源消纳能力。

青海海西柴达木沙漠新能源基地风光容量配比优化研究

随着新能源规模爆发式增长,新能源基地外送方案规划方法备受关注。为了满足影响日内峰谷结构的新能源输送需求,通过分析青海海西州柴达木沙漠地区风光资源不同时间尺度下的出力特性,构建风光容量配比优化模型,采用优化算法确定某高比例清洁能源基地风光容量最佳配比,并分析不同容量配比和光伏容配比下的风电、光伏之间的出力互补效果。结果表明:青海海西州柴达木沙漠地区光伏、风电互补后,扭转了单一电源单独出力的反调峰特性。光伏/风电容量比例1.5~2.0互补效果最佳,验证了优化模型的有效性,未来可进一步应用至其他新能源基地外送方案规划中。

基于时序模型的储能功率时长评估方法

高占比新能源系统中,储能对新能源消纳和电力保供至关重要。为此,提出一种评估方法。首先,基于净负荷曲线分析新能源受阻电力与系统缺口电力产生的机理,从电力平衡和新能源消纳两个方面研究储能替代火电开机的必要性。其次,通过新能源日弃电量持续曲线计算储能容量极小值;通过新能源受阻电力持续曲线计算最小储能功率,并结合系统实际合理需求得到等效储能容量极大值。然后,通过储能容量极小值和等效储能容量极大值提出储能功率时长近似曲线,并评估曲线的适用范围。最后,针对实际算例进行仿真验证,结果表明所提方法的有效性。

源-荷应用场景下储热式电锅炉投资经济性分析

储热式电锅炉是一种电-热转换设备,可应用在电力系统的源、荷两侧,提升系统灵活性。为分析储热式电锅炉投资经济性,首先,基于储热式电锅炉在源-荷场景下运行模式的差异,构建不同场景下储热式电锅炉运行约束模型,分析不同模式下投资主体经济效益和社会综合效益构成;其次,基于时序生产模拟,以年度经济效益最大为目标,建立储热式电锅炉投资主体经济效益优化模型;最后,基于净现值法分析评估储热式电采暖投资主体的投资经济性,并以“三北”地区某省级电网开展实例分析,依据东北电力辅助服务市场运营规则测算,结果表明:不同应用模式均具有明显社会综合效益,热电厂投资模式的盈利能力最强,风电场投资模式和荷侧独立主体投资模式经济上不可持续,需要调整相应的市场运营策略。

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。

考虑断面约束的多能源电力系统时序性生产模拟

传统电力系统随机生产模拟方法难以描述新能源发电机组时序特性以及计算与时序特性有关的电力系统运行指标,导致生产模拟的准确性欠佳。提出含风电、光伏、水电、火电、光热及储能的多能源时序性随机生产模拟方法。将系统运行调度策略与随机生产模拟中各类型机组的加载顺序相结合,计及电力系统网架断面约束,充分保证新能源的优先消纳。为保留电力系统时序特性,基于等效电量函数法以每小时作为模拟步长统计模拟期间内的系统运行指标。我国某省实际电力系统随机生产模拟结果验证了所提方法的有效性。

中国主要畜产品价格波动特征及影响因素分析

畜牧业是中国农业的重要组成部分,是支撑中国经济发展的支柱产业之一。畜产品大多为鲜活农产品,受产品易腐、运输消耗大、时间定价敏感、相关进口产品冲击及养殖效益不佳等因素影响,中国畜产品价格近年来频繁暴涨暴跌,给养殖户和产品生产商带来巨大的市场风险,也对人们的日常生活产生冲击,确保畜产品价格的合理波动、保证市场的稳定是实现畜牧业健康高质量发展的关键所在。运用H-P滤波法和时间序列分解法分析中国主要畜产品价格的波动趋势及周期季节性波动特征,并基于价格形成理论、价格波动理论、价格预测理论等分析畜产品价格波动的影响因素,在此基础上构建畜产品价格波动预测指标体系。基于此,从加强畜产品价格研究,构建完善的畜产品价格预测机制;强化数据采集体系建设,建立健全畜产品价格预测预警信息系统;完善信息预报发布机制,提升畜产品价格预测预警水平等方面提出了加强畜产品价格波动及预测预警研究的建议。

基于时序生产模拟的新能源年度消纳能力计算方法及其应用

随着中国风电、光伏等新能源高速发展,不断提高电力系统新能源消纳水平、降低弃风、弃光电量成为电网调度机构面临的重大挑战。新能源年度消纳能力计算是提前预估电网新能源消纳空间、优化年度运行方式安排、做好新能源消纳工作的关键环节。分析了新能源消纳能力计算的研究现状,提出了基于时序生产模拟的新能源年度消纳能力计算方法,建立了含机组启停机约束的混合整数规划模型,开发了新能源生产模拟仿真软件,并基于2015年一季度实际数据验证分析,证明了所提方法和模型的准确性和适应性,在开展新能源富集的"三北"地区年度消纳能力计算实际案例研究的基础上提出了相关建议。

考虑输电网潮流约束的时序生产模拟及新能源消纳能力评估

随着新能源装机规模的不断扩大,提高新能源消纳水平和降低弃新能源率成为了新的挑战。准确评估电网中新能源消纳能力为新能源的规划和发展提供依据。首先根据输电网的特点,采用近似的方法将输电网潮流线性化。其次在传统时序生产模拟模型的基础上,加入了输电网潮流约束,提出了一种考虑输电网线性潮流约束的时序生产模拟模型,并建立了一种基于迭代法的关键时间断面选取策略,使得在时序生产模拟优化模型中仅考虑关键断面潮流约束即可满足全时段的潮流可行性,提高了时序生产模拟模型的求解效率。最后,以IEEE 30节点为标准算例,通过MATLAB和YALMIP调用CPLEX求解器求解模型,并对系统新能源年度消纳水平进行评估,仿真结果证明了该模型的准确性和可行性。

新能源电力系统电力电量平衡问题研究

高比例新能源电力系统中风电和光伏发电出力的波动性、不确定性给电力电量平衡带来较大影响。随着我国能源清洁转型和新能源装机占比的不断提升,高比例新能源运行场景下电力的可靠供应将面临巨大挑战。基于实际运行数据,分析了新能源出力的日波动特性与季节特性,总结了不同时间尺度上电力电量平衡存在的问题。在此基础上,通过建立电力系统时序生产模拟模型,研究高比例新能源电力系统平衡问题,量化分析了我国典型电网2025年高比例新能源运行场景下的电力供应不足的问题,并提出了解决措施和建议。

提升局部区域新能源外送能力的储能容量优化配置方法

局部区域内的新能源大规模集中开发会造成严重的弃电问题,配置一定规模的储能装置可显著减少弃电。文中基于时序生产模拟软件和概率统计分析方法研究了考虑新能源发电不确定性和弃电率约束的局部断面储能容量配置问题。首先,介绍了主流的时序生产模拟软件的算法框架;基于该软件在考虑新能源出力的不确定性下获取局部区域断面的弃电曲线。然后,考虑弃电率限制,利用恒功率法确定储能的初始配置规模,再对断面弃电时长进行累积概率统计分析以得到储能最佳时长;进而对储能进行优化配置,得到满足弃电率约束的储能最佳配置规模。最后,针对中国西北某省实际电网进行了算例分析,并对储能配置规模与新能源装机占比和新能源利用率开展敏感性分析,验证了所提方法在求解方面的便捷性。

间歇式新能源消纳评估常用方法分析

随着我国能源需求和环保意识的提升,以风电、光伏等间歇式新能源为代表的绿色能源装机容量持续上升。大规模间歇式新能源消纳受电源、网架及负荷等多方面因素影响,为提升新能源的开发利用率,须采用合适的消纳评估方法对消纳情况进行分析。解析法反映了间歇式新能源消纳问题的本质,文中首先阐述解析法的数学模型,并结合解析法的运用对该方法进行评价。然后,梳理时序生产模拟法及随机生产模拟法的原理及运用情况,这2种方法是以解析法原理为基础,分别针对建模时对间歇式新能源消纳的时序特性、随机特性考虑不足而提出的改进方法,虽然这2种方法的运用仍存在各自的局限性,但相较于解析法,两者的求解精度均有了较大提升。最后,结合现有技术对未来间歇式新能源消纳评估方法研究进行展望,为评估方法建模、运用及改进等提供参考。

基于高阶灰色系统模型对水产品产量数据的实证分析

基于高阶灰色系统模型理论对具有指数型增长且有微小扰动的时间序列进行建模的良好拟合特性,文章依次用GM(1,1),GM(2,1),GM(3,1)模型对中国历年水产品产量时间序列进行了实证分析。在对我国水产品产量数据的拟合过程中,因该数据具有指数型增长和随机性的特征,高阶灰色模型GM(2,1)较比普通的模型GM(1,1)有更好的拟合效果;同时因数据变化具有显著的阶段性,遂GM(3,1)的建模结果很不理想,不具有实际意义。文章对我国水产品产量数据所作的数学分析对有关部门进行水产品政策的研究与制定有借鉴作用。