源网荷储一体化项目政策分析及开发策略探讨

根据我国《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》文件,部分省(自治区)相继出台源网荷储一体化项目管理办法、实施细则,或批复一批试点示范项目,对于单一法人与运营主体、建设一体化、专线直供与电网接入、反送电要求与储能配置等内容,提出了不同要求。本文通过分析相关省(自治区)已出台政策,解读政策关键要素,并基于政策合规、技术要求、经济可行性,提出区域(省)级、市县级和园区级源网荷储一体化项目开发策略及实施路径。

融合BIM、GIS和IoT技术的源网荷储型园区集成管理平台建设及应用

三峡现代能源创新示范园是一个风、光、储一体化的高端装备产业园区,园区能源类型丰富,大型设备复杂多样。旧的园区管理模式已经难以适应园区高端产业聚集,多业务形态共存的业务特点,主要体现在缺乏统一规划设计,信息化数字化建设水平低,管理信息滞后等方面。文章通过研究融合BIM、GIS和Io T技术,结合乌兰察布园区特点,集成园区各类BIM数据、源网荷储数据和园区运营数据,力图建立源网荷储园区集成管理平台,辅助提升园区能源利用效率,增加园区收益,促进园区可持续发展。

考虑可再生能源消纳的多能互补虚拟电厂优化调度策略

围绕“碳达峰、碳中和”目标,能源电力系统“源-网-荷-储”全环节低碳化面临新的要求和挑战,高比例可再生能源发电已成为必然趋势。考虑可再生能源发电的不确定性对电力系统安全稳定运行的影响,利用具备多能互补特性的虚拟电厂(virtual power plant,VPP)是改善该问题的有效途径。为此,提出一种多能互补虚拟电厂优化调度策略。首先,充分考虑多种能源之间的耦合关系,构建计及“源-网-荷-储”全环节的虚拟电厂运行机制;其次,根据所提运行机制,提出以低碳经济为目标的多能互补优化调度模型,通过对各类型装置进行协调调度,促进可再生能源的消纳;最后,以某地区含可再生能源发电在内的多能互补虚拟电厂为参考案例进行仿真分析,验证所提策略的有效性。

基于知识图谱的数据中心综合能源系统研究综述

作为数字经济时代的关键基础设施,数据中心的能耗和碳排放问题将日益突出。为全面揭示全球数据中心的研究进展,提出基于综合能源系统视角的知识图谱科学计量方法。该方法从研究趋势、理论方法及工程案例等多维度对数据中心综合能源系统的最新研究进行分析。首先,对全球数据中心能量研究领域科技论文的国际合作情况、分布特征及研究热点进行定性与定量分析。对采用能源梯级利用、多能互补以及源网荷储一体化的数据中心综合能源系统进行研究,并对其规划设计、运行评价、计算求解进行分析。分析发现,数据中心能源系统正不断走向包含经济和低碳的多维度全局优化。最后,鉴于传统数据中心综合能源系统评价指标——电能利用效率(PUE)的局限性,提出了新的评价指标及体系。

三峡集团乌兰察布“源网荷储一体化”示范项目设计

源网荷储一体化对助力实现碳达峰、碳中和目标、推动电力系统绿色低碳转型有重要的意义。以示范项目的核心子项目——新一代电网友好绿色电站示范项目为案例,综述“源网荷储一体化”项目的设计思路。该项目通过储能规模配置及一体化智慧调控两方面的设计实现对电网友好的功能。在储能配置方面,采用先进电池储能系统支撑储能技术转化应用和规模化发展;在智慧调控方面,针对常规新能源电站发电出力的随机性波动性问题,设计了不同集中调度运行模式。目前新一代电网友好绿色电站示范项目首批机组成功并网并仍在积极建设中。该项目将对保证电力系统安全稳定运行、探索新能源开发建设新模式、开展规模化储能科技创新等将具有重要示范意义。

区域源网荷储一体化调控管理模式

针对当前面临的“新能源+规模化储能”调控策略缺失,主动支撑能力不足以及多系统林立等共性问题,本文以全国首个“源网荷储”一体化项目为例,探讨一体化调控管理模式的应用。主要研究内容包括区域风光功率联合预测,电网友好型新能源电站的“网-源”协调关键机制,风光储场站协同优化控制保护,新能源快速一次调频和虚拟惯量支撑等技术创新研发,以及风光储场站一体化数据集控平台研发和“集控+直控”双调度模式创新。研究结果表明,一体化集控平台从可测、可控、可调、可支撑四个方面为源网荷储一体化运行提供数据支持,满足新能源电站一体化接入及风光储稳定运行的要求,实现了全景智慧、电网友好、风光储协同的目标。研究成果有助于加快推动源网荷储一体化建设,并为规范化的源网荷储一体化实施路径提供参考。

考虑需求响应的乡村综合能源系统源网荷储协调规划模型研究

为推进综合能源系统源网荷储一体化发展,促进综合能源系统清洁化转型建设,满足能源行业转型升级对于综合能源系统“低化石能源消费量、高能源利用效率”的要求,提出一种乡村型综合能源系统源网荷储协调规划模型。相较于传统综合能源系统规划方法,模型考虑了需求响应及储能在提升综合能源系统能源利用效率方面的作用,并对系统的碳排放成本加以考量,以提升减碳效益。以浙江省某乡村型综合能源系统为例进行实例分析,并将仿真结果与原始能源消耗及碳排放情况进行对比,结果表明所提出的综合能源系统源网荷储协调规划模型在降低系统能源消耗量、减少系统碳排放方面具有良好效果,所提出的协调规划方法具有良好实际应用价值。

跨地域发用一体化虚拟电厂的商业模式的研究

本文探索思考更多发用电侧、跨地域的一体化商业模式,提出了负荷聚合运行(参与需求响应)、省内源荷联动一体化(参与电能量市场和调频服务)以及区域源荷联动一体化(参与电能量市场)3种商业模式,从某真实发电机组实际运行和交易情况出发,基于广东电力市场交易规则和交易情况,测算这3种商业模式的收益。通过优化这3种商业模式下虚拟电厂的运行方式,得出最大化收益以及相应的虚拟电厂配置情况,并且对虚拟电厂运营成本进行敏感度分析。测算证明,与非一体化模式相比,一体化商业模式能够提高整体收益。最后,本文针对这3种虚拟电厂一体化商业模式的未来落地提出了相关政策和工作建议。

绿电园区自主调峰能力评估方法研究

为解决“源网荷储一体化”绿色供电园区(简称“绿电园区”)调峰能力不足的问题,保障新能源接入绿电园区后不影响大电网的安全稳定运行,需要对园区供电方案的自主调峰能力进行评估。以内蒙古奈曼旗绿电园区项目为例,提出了自主调峰能力指标计算方法。结合生产运行模拟计算,验证绿电园区供电方案中风电、光伏和储能的规模及配比是否满足自主调峰要求。全年场景、各月典型日场景和极端场景的仿真计算结果验证了所提自主调峰能力指标计算方法的有效性。研究成果可为绿电园区电源配置的优化与合理性验证提供有效的计算方法。

规模化储能技术在电力系统中的需求与应用分析

发展规模化储能是满足日益增长的电力需求、电网削峰填谷以及增加可再生能源并网消纳的重要途径,储能技术在电网中的应用将大幅提高电网运行的安全性、可靠性、经济性和灵活性。本文首先介绍几种适合规模化发展的储能技术类型,对比分析了这些储能技术的优缺点,指出了影响规模化储能应用的因素。通过分析规模化储能五种最具潜力的电网应用模式:调频、新能源消纳、延缓电网投资建设、负荷跟踪平滑和削峰填谷,给出了储能应用所需的技术和经济指标要求。最后展望了规模化储能发展应用需要解决的问题和挑战,为储能技术研究和产业发展提供了参考。

Lowering the cost of large-scale energy storage:High temperature adiabatic compressed air energy storage

Compressed air energy storage is an energy storage technology with strong potential to play a significant role in balancing energy on transmission networks,owing to its use of mature technologies and low cost per unit of storage capacity.Adiabatic compressed air energy storage(A-CAES)systems typically compress air from ambient temperature in the charge phase and expand the air back to ambient temperature in the discharge phase.This papers explores the use of an innovative operating scheme for an A-CAES system aimed at lowering the total cost of the system for a given exergy storage capacity.The configuration proposed considers preheating of the air before compression which increases the fraction of the total exergy that is stored in the fom of high-grade heat in comparison to existing designs in which the main exergy storage medium is the compressed air itself.Storing a high fraction of the total exergy as heat allows reducing the capacity of costly pressure stores in the system and replacing it with cheaper thermal energy stores.Additionally,a configuration that integrates a system based on the aforementioned concept with solar thermal power or low-medium grade waste heat is introduced and thoroughly discussed.

储能技术在南方电网的应用前景分析

随着各种储能技术的日臻成熟,大容量储能技术进入了电力系统实际应用阶段。为此,介绍了当前抽水蓄能、飞轮储能、压缩空气储能、超导磁储能、超级电容器储能、电池储能等各种储能技术的发展现状、成熟度及适用范围,分析了储能技术在南方电网地区的应用前景,并提出了适合南方电网实际的储能技术的应用模式及其运行控制方式。

综合能源系统源网荷储动态建模技术进展

综合能源系统(IES)为多种能源的高效协同和互补利用提供了重要平台。源网荷储动态建模技术是IES实现动态多时间尺度仿真和优化计算的重要因素,也是确保IES安全和稳定运行的必要前提。在介绍IES中源网荷储侧主要的动态模型及源荷不确定性模型的基础上,分析了源网荷储动态建模技术在统一建模研究及框架中的运用现状,展望了动态建模的发展方向。源网荷储各类动态模型需要进一步平衡精度和时间复杂度,并引入统一动态建模框架中,最终构建统一仿真平台和数字孪生系统。

多元融合高弹性电网关键技术综述

为适应当前世界范围内以绿色节能为目标的能源体系变革,探索总结了能源互联网形态下多元融合高弹性电网的内涵、主要特征、典型应用场景、关键技术及未来研究方向。首先,在分析智能电网未来发展趋势和电力能源互联网架构基础上,指出了建设多元融合高弹性电网的内涵和必要性;其次,系统研究了多元融合高弹性电网的基本特征和典型应用场景,在此基础上提出了多元融合高弹性电网亟待研究的关键技术。所述内容为未来多元融合高弹性电网关键技术的研究和工程化应用提供了一定的技术参考。

考虑经济效益目标的源网荷储综合能源系统动态最优能流优化研究

随着新能源大规模接入,电力系统将呈现显著的“双侧随机性”和“双峰双高”的“三双”特征。为保证电力系统安全稳定高效运行,必须加速推进源网荷储一体化和多能互补发展,通过综合能源系统(IES)建设,保障大规模新能源顺利消纳。在综合能源框架下,各能源子系统间的能量交互更加频繁,为获得源网荷储各环节的交互特性、响应时间尺度及调节速率等信息,着眼于综合能源系统动态最优能流分析,以经济、高效为目标分析源网荷储动态最优潮流特性。首先,分别建立了IES中电力网络、天然气网络和热力系统的数学模型;在此基础上,以源网储侧经济成本最低、效率最高为目标,构建了考虑源网荷储互动的多能流系统的整体动态分析模型;最后,基于包含1个6节点的电力系统和1个6节点的供热系统的综合能源系统,分析了多能流系统的动态响应和调控特性,验证了所提出模型的正确性和有效性。

面向企业级微能源网的供能模式研究

以多能互补、能源互联网等新能源业态的园区型微电网已趋于成熟,企业微能源网的运营模式、商业模式、技术尚未成熟。立足我国新一轮电力体制改革背景,提出企业级"源-网-荷-储"终端一体化供能模式,建立以电为核心支撑,可再生能源为补充,储能为调节手段,能量管理平台为调度工具,平衡一次能源、可再生能源、市电与自发电,提出终端一体化微能源网运营模式。介绍了构建企业微能源网的方法论、目标函数、约束条件、优化方法。以江苏省常州市某光伏企业为例,阐述了企业微能源网的规划流程及经济预测方法。效益分析和敏感性分析表明:该项目经济效益较好,回收期较短;有利于保障企业重点负荷不受断电影响,同时减低用电、用热、用冷成本;主要敏感性因子为天然气价格与电价。该项目的建设有利于检验微能源网在企业的供能应用的优劣,并且能够验证企业级微能源的可行性,积累运行数据。

源网荷储互动的主配一体调度控制系统研究

在建立以新能源为主体的新型电力系统背景下,为适应新型电力系统的发展需求,文中提出一种主配一体调度控制系统建设方案。通过建立适应广域范围内分布式电源、可控负荷参与的调度控制系统架构,采用云端控制和本地控制相结合的方法,把主网和配电网监视和控制功能有机结合,有效提升了源网荷储间的协调能力和清洁能源的消纳水平。

计及经济性的高比例新能源区域电网的不同储能类型的容量配置对比分析方法

随着可再生能源在中低压电网中规模化发展,以锂电池储能和小型抽水蓄能为主的多耦合储能系统在低压区域电网迅猛发展。以含储能的高比例新能源区域电网的经济性为目标函数,综合考虑偏远地区自然资源分布情况,对区域电网的储能系统进行配置优化,并对系统的最优配置进行性能分析。采用多目标优化算法,从系统设备的运行状态、最优配置方案和经济性角度出发,分别对含锂电池储能和小型抽水蓄能的区域电网进行分析。结果表明,风光抽水蓄能系统在经济性、供电可靠性和电能损失方面均优于风光锂电池储能系统。针对两系统最优配置方案各组件运行状态进行分析,可知锂电池储能的调峰能力和能源储存效率高于小型抽水蓄能装置,但其使用寿命较短且安全性较差,从长远角度考虑,使用小型抽水蓄能装置更为合理。

基于图计算的源网荷储协同运行关键技术研究进展与展望

归纳了新型电力系统中源、网、荷、储、碳、气六要素的新形态,详细阐述了六者之间的关联关系,并分析了三级源网荷储一体化系统的可控资源和职责。通过提出组织和拓扑动态分析相结合的源网荷储分层分区平衡聚合机制,为相关应用的研发方向提供了新的视角。在上述分析的基础上,基于图数据库模型强大的构建能力和图计算卓越的并行性能,提出了源网荷储碳气系统一体化时空图建模技术,结合图数据库的最新研究进展,介绍基于源网荷储碳气时空一张图的图计算平台的组成,并展望了图计算平台在新型电力系统中的广泛应用前景。所提出的研究成果能够实现对电力系统各环节的实时监控与优化管理,提高电力系统的运行效率和可再生能源的利用率,为实现智能电网管理和低碳化目标提供了有力支持,为未来电力系统的建设和发展指明了方向。

区域综合能源系统多元业务模型及其效果评价

区域综合能源系统通过源网荷储协同运行,在提高可再生能源消纳的同时,通过参与电力市场交易增加收益。构建了源网荷储区域综合能源系统,以经济性最优为目标,研究参与电力市场、绿证市场、需求响应等多元业务模式下的效益及评价方法。结果表明源网荷储协同的区域综合能源系统参与多元业务可取得经济、环境、能源多方面较高效益。