水电高占比下风电接入对系统稳定性影响

随着绿色清洁高效能源基地的构建,以水电为主体的水风互补成为我国西南能源开发的重要特征。为研究在典型水电系统中接入风电对系统稳定性带来的影响,首先,针对水风互补系统以转矩分析法分析了风电接入对系统频率和功角稳定性的影响,并通过算例和Prony分析验证了风速与风电渗透率对系统稳定性的影响。结果表明,风电的接入在一定程度上可以削弱传统水电系统的超低频振荡,而风电接入互联送端系统会导致区域等值惯量的下降,进而使系统区域间低频振荡风险加剧。其次,考虑风电的接入会诱发区域间低频振荡,在风电系统中引入风电的附加综合虚拟惯性与阻尼控制。算例与Prony分析验证了该控制策略能有效提高系统稳定性。最后,在区域间大规模风电接入场景下,利用改进的鲸鱼算法对风电的附加控制器参数进行了优化;结果表明,参数的整定有效提高了系统的频率以及功角稳定性。

德国电力市场能源转型建设及启示

中国正在推进能源结构清洁化转型。如何通过市场建设促进新能源高比例消纳是能源结构调整重点关注的问题。国外电力市场在支撑能源转型方面具有较为丰富的可借鉴经验,以德国电力市场为借鉴对象,对比总结其促进新能源消纳的过程和成效,可为内蒙古电力市场建设提供有益参考。首先分析对比内蒙古自治区与德国在能源供给和消费总量、新能源装机和消纳方面的水平差距;其次介绍德国电价体系和电力市场体系,并通过参考因素的平均绝对误差指标对德国电力市场在适应高比例新能源方面的运行成果进行深度分析;最后总结德国电力市场建设在政策与市场衔接、跨国大市场建设和区域自平衡机制等方面的经验,并提出适应内蒙古电力市场建设的建议。

高比例风电电力系统储能运行及配置分析

针对新能源随机性及波动性对电力系统安全稳定运行带来的不确定影响,为提高系统的经济性安全性,对高比例风电电力系统储能运行及配置进行了研究分析。通过研究分析“供给侧”低碳化转型对电力系统运行经济性、可靠性影响,以及风电渗透率(最大风电功率与最大负荷功率之比)递增对系统功率平衡的影响,建立了高比例风电电力系统的结构,并建立了高比例风电电力系统容量优化配置模型,构建了4种对比方案。利用CPLEX求解器对模型进行了求解,结果表明“供给侧”低碳化转型对电力系统运行经济性及可靠性的影响很小,增大风电渗透率及考虑储能能够提升系统的运行经济性及可靠性,有助于新型电力系统的构建,促进“碳中和”的实现。

电解铝负荷调节能力量化及参与电网协同调度

电解铝负荷具有热惯量特性,可为区域电网提供一定的调节能力。然而,负荷参与调节的前提是电网调度机构能够准确掌握其调节能力,实现负荷调节能力的可观性。从模型-数据双驱动的思路出发,结合电解铝负荷的等效物理模型和电网侧的历史数据构建电解铝负荷的生产-调节模型,从等效物理模型中挖掘负荷的调节能力,从电网侧数据中识别负荷调节能力的关键参数。在评估和量化电解铝负荷的调节能力后,将其纳入到区域电网考虑运行可靠性的协同优化调度模型中。以实际西北电网数据为基础进行测试,结果表明所提方法能够量化电解铝负荷的调节和备用能力,优化电解铝负荷参与电网协同调度。

基于高比例新能源系统惯量的频率稳定性控制研究

风电和光伏发电作为清洁能源,正成为未来能源供应的重要组成部分。然而,由于新能源出力特性的波动性和间歇性,高比例新能源并网会影响电力系统的稳定性。针对该问题,虚拟惯量控制策略作为一种有效的解决方案被提出。虚拟惯量控制可以提高新能源电力系统的稳定性,通过模拟同步发电机的惯性特性,使高比例新能源系统能够提供类似于传统同步发电机的频率响应。通过建立风电机组、光伏系统和混合储能设备的模型,给出虚拟惯量和时间常数。以风-光-储互联系统为对象,建立等效电路分析模型,分析功角摇摆特性和能量状态方程,阐述虚拟惯量改善系统稳定性的机理,进而提出基于LQR的自适应虚拟惯量控制策略,并通过实际工业园区的电力系统参数,对控制策略进行仿真,验证了自适应虚拟惯量控制策略的有效性。

考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度

深入挖掘火电机组深度调峰能力、实现风光火储多能互补运行是应对规模化新能源并网消纳的重要手段。提出火电机组深度调峰和爬坡成本、污染物惩罚成本、储能系统运行成本及新能源弃电惩罚成本的计算方法,建立了考虑火电深度调峰的风光火储系统日前优化调度模型。分别以风光出力最大、净负荷波动最小和系统运行成本最低为优化目标,并设定火电机组的不同调峰深度,对含高比例新能源的风光火储系统在典型日的优化调度策略进行仿真计算。结果表明:所建立的模型能够满足不同优化目标下的风光火储优化调度策略计算;通过提升火电机组深度调峰能力,可有效降低新能源弃电率。

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。

高分辨率卫星遥感技术在新能源项目中的应用

新能源助力“双碳”目标实现已经成为诸多企业的共识,风光制氢作为典型的绿氢代表,能更好应对国内能源结构转型升级和“双碳”目标的实现。各大能源企业也正加速风光制氢产业布局和项目落地。但受传统测设方式的局限性影响,叠加疫情封控,亟待上马的项目进展严重受挫。本文基于高分辨率立体测绘卫星遥感数据,通过DEM快速建模、DOM自动处理以及基于深度学习的地物分类等技术,快速高效地为风光制氢项目提供了一套集高分辨率影像图、高精度高程数据、精细化土地利用现状分类等于一体的“一张图”,为项目前期选址、初设以及占地补偿测算等工作提供了科学可靠的数据支撑,有效提升了项目实施能力和效率,同时也为后期运营阶段利用遥感和环境预测技术制订科学的生产、运维计划提供支撑。

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。

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。

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。

风电中长期电量预测研究现状

在高比例新能源场景下,大规模风电并网给电力系统供电充裕度、供需平衡等产生了更加显著影响,因此风电的电量预测在业内受到了更多的关注。准确的风电中长期电量预测结果可以为风电并网后电网制订电源调配计划、设备检修计划及中长期发电计划等提供重要依据。论文从基本理论、主要方法、难点及趋势等方面对目前的风电中长期电量预测研究现状展开了综述。在明确电量预测基本概念、分类及适用问题的基础上,对中长期电量预测方法进行了分类总结,针对基于历史电量数据的预测方法、基于历史资源再分析数据的预测方法、考虑未来资源预报数据的预测方法以及多种数据的组合预测方法分别进行了分析。最后,梳理了目前中长期电量预测技术发展的主要难题,展望了未来的可能突破方向。

含高载能负荷的风—光—火联合电调度研究

新疆是我国重要的能源基地,但是由于负荷和电源的装机不平衡,导致了严重的'弃风弃光'问题。提出了一种含高载能负荷的风-光-火联合电调度方法,首先按照风电光伏出力的大小,确定火电机组的功率大小,然后根据系统负荷的大小和电源最小的技术出力,在高载能负荷的功率和时间限制范围内,确定其调用时间和功率大小;通过新疆某地区的实际电网验证了联合调度方法的可行性。

基于弃新能源惩罚成本的分段函数式计算方法

以火力、风力、光伏发电机组日调度的总发电成本为目标函数的模型中,建立考虑新能源消纳指标的发电系统经济调度模型,在未考虑风力机组和光伏机组建设维护成本的情况下,目标函数为计及阀点效应的火力发电燃料成本和弃风弃光惩罚成本总和。通过纳入弃新能源分段惩罚系数函数来增大弃新能源惩罚成本,使得惩罚成本的计算更加具体,从而大幅度提高新能源的消纳率。

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。

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。

MW级飞轮阵列在风光储能基地示范应用

针对风光等新能源对短时高频次储能的需求,本文开展了MW级飞轮阵列在风光储能基地示范应用研究。基于飞轮储能阵列的系统组成、工作原理和拓扑结构,首先开展了飞轮储能阵列系统设计,并在此基础上对风光储能基地增加飞轮阵列方案进行介绍。最后,基于搭建的飞轮阵列系统,分别于天津和青海风光储能基地开展了实验测试。测试结果表明:经过上千次的充放电循环,飞轮阵列系统运行稳定、可靠,其功率、容量和响应速度等均具有显著优势,为参与新能源调频任务奠定基础。

提升新能源渗透率的风光火联合直流外送方法

特高压直流风光火联合外送中,风电、光伏出力具有一定的不确定性,需配备足量火电平抑其波动。以提高联合外送新能源占比、降低火电出力为目标,建立风光火联合直流外送经济调度模型,在保证直流安全运行的原则下,分析风电、光伏爬坡特性,优化配置其配套的最小火电机组容量。采用CPLEX求解所提出的特高压直流送端系统日前经济调度模型与火电容量优化配置模型,在春分、夏至、秋分、冬至4个典型日内,所提出的优化运行方式与传统直流定功率运行方式相比,风电、光伏利用率分别提高13.37%、6.16%、4.97%、17.85%,直流外送功率中火电机组出力占比分别降低12.67%、2.29%、2.09%、14.24%,总经济成本分别降低12.1万元、8.9万元、6.3万元、15.9万元。计算结果表明,所提出的风光火联合外送运行方式可有效提高新能源出力占比,降低送端电网的经济成本。

考虑灵活性供需平衡的新型电力系统长短期 储能联合规划

随着可再生能源渗透率的不断提高,以电化学储能为代表的短期储能技术将难以满足新型电力系统消纳可再生能源的需求,与此同时,灵活性也将成为系统运行特性的核心和关键。因此,提出了一种考虑灵活性供需平衡的长短期储能联合规划方法。首先,针对不同时间尺度储能技术的特点,统筹短时功率和长期能量的双重调节,考虑灵活性供需平衡并结合价格型需求响应机制,建立了以系统年化综合成本最低为优化目标的长短期储能联合规划模型。其次,为简化问题规模,利用深度卷积嵌入聚类算法在各月份提取典型场景重新刻画全年时序,并通过风光储容量规划和灵活性校验2个阶段的迭代优化求解模型。最后,以中国东部某地区为算例,验证了所提规划方法在兼顾未来可再生能源高渗透的新型电力系统规划经济性和运行灵活性方面的有效性。