多维因素制约下新能源消纳能力评估方法研究综述

大规模新能源的安全高效消纳矛盾是构建新型电力系统过程中亟待解决的关键科学问题。由于新能源渗透率是制约新型电力系统调节能力和抗扰动性能的重要边界,准确评估新能源极限消纳能力对电力系统规划、运行与控制具有重要意义。该文对新能源消纳能力评估方法的国内外研究现状及发展趋势进行了全面述评。首先,诠释新能源消纳能力的基本概念和评估指标;基于新能源出力特点以及新型电力系统“源–网–荷”演化趋势,深入阐述制约新能源消纳能力的关键因素;为了应对新型电力系统在新能源高比例渗入过程中面临的共性问题与挑战,构建了新能源消纳能力评估的总体研究框架,从电力电量平衡、安全稳定约束和电能质量3方面对当前新能源消纳能力评估方法的国内外研究现状进行述评;最后,展望了未来该领域仍需重点研究的方向。

中国零碳商用车市场渗透率建模:以重型长途牵引货车为例

商用车碳减排已经成为我国道路交通减碳的关键瓶颈,新能源商用车被视作重型商用车减碳的重要途径,但是新能源商用车的市场渗透率远低于其他车辆部门;但与此同时,现阶段新能源零碳商用车的发展还存在着应用场景复杂、技术路径多样化、同时成本较高的显著的瓶颈。本研究构建了基于新能源汽车总拥有成本(total cost of ownership,TCO)、使用便利性等因素的多元Logit离散选择模型——零碳商用车市场演进模型(discrete choice-based market evolution of green truck model,DC-MEGT),使用自下向上的方法计算TCO,并将车辆使用便利性使用补能时间成本进行货币化量化,构建综合效用函数对纯电动车、燃料电池汽车及零碳燃料等不同动力类型从目前到2060年的市场渗透率演进情况进行预测分析。研究以重型长途牵引场景为例进行分析,结果表明2060年主要的技术路径包括燃料电池汽车、纯电动车、天然气及柴油车,占比分别为48%、28%、12%和10%。政策推广、技术进步、商业模式等因素的不确定性会引发纯电动车和燃料电池汽车2060年市场份额17%~19%的波动。

基于自适应学习率卷积神经网络的新型配电网源网荷储无功协调优化技术

随着“双碳”目标的推进,分布式新能源接入电网的容量大幅度提升,配电网源网荷储协调优化策略是实现分布式新能源消纳的重要方法,其中无功优化能够保证电网安全稳定运行。文章提出了一种基于自适应学习率卷积神经网络的配电网源网荷储无功协调优化技术。首先以最小网络损耗和最低电压偏移为目标,构建无功优化模型;其次利用卷积神经网络强大的非线性拟合能力,挖掘出电网运行场景和无功调压设备、储能充放电策略之间的映射关系,引入自适应学习率的方式更新网络参数,提高了网络训练效率;再次通过控制无功调压设备和储能装置充放电情况协调分布式电源出力,实现电力系统无功电压主动优化控制;最后通过IEEE33节点电网模型进行了仿真验证。结果表明,文章所提的配电网源网荷储无功协调优化方法提高了电力系统电压调节能力,为配电网安全可靠运行奠定了良好基础。

考虑新能源不确定性的含DSSC电网静态电压稳定分析

随着“双碳”目标的提出,我国的新能源建设正处于新一轮的发展阶段,但是高渗透率新能源的随机性、波动性也给电力系统静态电压稳定性分析带来了挑战。与此同时,电力电子技术的发展使得柔性交流输电系统(flexible AC transmission system,FACTS)在调节线路潮流、改善电力系统静态电压稳定性方面得到广泛应用。提出了一种考虑新能源不确定性的含分布式静止同步串联补偿器(distributed static series compensator,DSSC)的电力系统静态电压稳定性概率评估方法。首先分析了新能源并网系统的静态电压稳定机理。然后阐述了DSSC的工作原理,建立了DSSC的等效功率注入模型,并基于此模型推导出含DSSC的潮流方程。其次基于潮流计算方程提出了一种能映射新能源不确定性的静态电压稳定性指标,并采用蒙特卡洛模拟法实现了系统静态电压稳定性指标概率评估。最后通过算例分析验证了高渗透率新能源的不确定性导致系统静态电压稳定指标分布范围变大,系统失稳概率增加,合理配置DSSC能够有效提升电力系统静态电压稳定性,所提方法能够准确反映新能源不确定性对电网稳定性的影响,具有一定的工程应用价值。

不同运行方式的大规模新能源接入电网后的调频特性研究

给出了双馈风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)参与电网调频的基本数学模型,推导出了大规模风电接入电网后,在不同运行方式(如惯性控制或者最大功率跟踪)下风电功率的渗透率、可调频风电机组所占比例以及风电机组的频率调节系数等与风电利用率之间的关系,提出了不同运行方式的风电机组参与电网调频的控制策略。以南方某片区电网为例,分析了风速改变及负荷变化的情况下风电功率注入比例对接入电网调频的影响特征,验证了可调频新能源发电对电网调频作用的有效性。将可调频风电机组接入4机2区域的电网模型,给出风电注入比例不同情况下所需要的可调频风机所占比例最小值及电网对新能源的综合承载能力。仿真结果表明,大规模风电场参与调频时应尽可能使运行在额定风速附近的机组参与调频,从而最大程度确保电网的频率偏差变小,维持频率在安全运行范围内。

大规模新能源并网的新能源消纳能力和消纳空间方法研究及应用

【目的】随着双碳目标的不断推进,新能源迎来了井喷式发展,新能源消纳能力和消纳空间成为社会各界关注的问题。针对现有新能源消纳能力和消纳空间研究中,消纳措施比较单一且多注重理论研究,适用性不强这一弊端,提出了具体的方法和流程。【方法】采用时间序列生产模拟方法,基于全景电力系统运行模拟分析平台(NEOS),构建了大规模新能源并网的新能源消纳能力和消纳空间方法和流程,研究测算了山西省“十四五”和“十五五”新能源消纳能力,在此基础上采取消纳综合措施将其新能源利用率提升至95%以上,提高了新能源消纳能力。【结果】在新能源利用率95%的基础上,针对新增不同风光比例、不同投产时序、不同新能源利用率和不同年份分别测算了各种情景下新能源消纳空间,指导山西省新能源规划,助力双碳目标落地。

面向新能源基地的频率动态响应模型研究

为提升高渗透率新能源电力系统的频率响应特性认知和分析水平,运用小信号分析法对处在不同风速阶段的双馈异步风机模型进行元件等值,得到两输入、单输出的风机等值模型;在此基础上,提出一种可计及多种风速调频特性的改进频率响应模型,并将该模型与典型的系统频率响应模型相结合,建立考虑不同风况和风电机组(Wind Turbine Generator System,WTGS)不同调频特性的频率响应模型。本文采用该模型在改进的IEEE118节点系统中进行仿真分析,结果显示,该模型能够准确有效地分析高渗透率风电并网系统的频率响应特性。

计及新能源利用率的“双高”送端电网电化学储能优化配置研究

随着以光伏、风电为代表的可再生能源占比的提升,由于新能源出力的波动性、随机性等特性产生弃风、弃光现象。提出了一种计及新能源利用率的“双高”送端电网电化学储能优化配置模型,采用新能源波动率指标进行储能选址,并采用跟踪中心轨迹内点法对储能容量进行求解。最后基于张北地区历史出力数据进行仿真,确定了不同新能源利用率及不同充放电时间所需的最小储能,最后绘制出新能源利用率与储能容量的关系图。研究表明,该优化模型可以提高含高比例新能源送端电网的新能源利用率,为大规模储能投入电力系统奠定了基础。

新能源合理利用率研究

加快构建新型电力系统,是电力领域服务“双碳”目标、推动生态文明建设的重要举措。新能源合理消纳利用是构建新型电力系统的关键,本文提出以新能源合理收益、消纳责任权重、调节能力提升措施发展潜力等为约束,以综合考虑新能源开发运行成本和系统消纳成本等因素的系统综合成本最小为目标的新能源合理利用率优化方法,可以得到新能源合理利用率及相应的新能源规模和调节能力提升措施。以云南省为例,通过算例分析,验证了方法的合理性和可行性。

考虑送受协调的高比例新能源直流调峰电源优化配置方法

调峰电源的配置可优化直流送电曲线,减少送端电源弃电,但过度配置调峰电源将增加建设成本。通过建立送端电源基地整体出力数学模型,计算送端电源逐月典型日出力的直流送电曲线,并以受端电网新能源消纳指标和整年的直流送电量为约束,不断调整送端调峰电源配置规模以满足预期目标,实现送端调峰电源合理优化配置,为新型电力系统下大规模直流输电送端电源配置提供了科学依据。

基于SSA-RNN算法的新能源侧储能最优容量配置

为了优化储能容量配置来提高新能源侧的新能源利用率,提高系统的运行效率和可靠性。本文寻找有效的方法来最大限度地利用新能源资源。结合电网平衡和稳定要求,以光能资源浪费所损失的成本和储能投资成本之和作为目标函数。利用数学建模和麻雀搜索算法优化循环神经网络优化算法确定合理的储能容量配置方案。同时,设计了储能调度策略,既能最大限度地减少电池的损耗和劣化,又可以确保系统能够满足能量需求。研究结果可为新能源储能容量配置提供指导,促进新能源发电的可持续发展。

高弃风弃光背景下中国新能源发展总结及前景探究

针对当前中国新能源存在的高弃风弃光率问题,基于2004年至2015年国家能源局发布的数据,全面总结了过去十二年中国新能源发展历程。通过对新能源上网电量以及各区域、各省份弃风率和弃光率的计算,总结了中国新能源发展的六大特点,分析了造成当前中国新能源高弃风弃光率的五大原因。从实现新能源可持续发展的层面,提出了解决中国高弃风弃光率的六条措施,重点需要在国家层面上加强统一的电力系统规划等顶层设计,增强电力能源配置能力。最后展望了中国新能源未来发展前景,为当前中国新能源健康发展提供借鉴。

受静态电压稳定约束的新能源临界渗透率计算方法

随着大规模风电、光伏等新能源接入电网,新能源机组已开始影响电力系统的稳定性,同时受新能源接入电网的网架特性约束以及新能源装备自身安全限制,新能源并网的电压问题更加突出。主要研究了受静态电压稳定约束的新能源临界渗透率。首先分析了新能源机组并网的数学模型,并基于静态电压稳定约束提出新能源临界渗透率的工程实用计算方法;最后以实际电网为例,通过该方法计算新能源临界渗透率,并分析了影响新能源渗透率的相关因素。文中研究成果能够为新能源发电的最大消纳及区域新能源规划提供重要依据。

城市污水源热泵系统的节能与环保评价法

基于工程实践参数,定量比较了城市污水源热泵与其他冷热源的一次能源利用率。在单位污水量条件下,提出了一次能源用能系数与节能系数概念,给出了计算式,做了定量对比计算。基于节能系数概念,评价预测了节能与环保效益。研究表明,污水源热泵系统全年一次能源利用率达1.2,以用能与节能系数概念能有效地评价节能与环保价值,供暖用能系数为1.33,以100m3污水供暖或制冷可分别减少CO2排放量为1.5、0.4kg。

新能源并网逆变器控制策略研究综述与展望

随着风电和光伏等新能源发电系统渗透率的不断提高,电网呈现出弱电网甚至极弱电网特性,给新能源并网发电系统稳定和高效运行带来了严峻挑战。通过回顾现有典型的新能源并网逆变稳定控制策略等方面的成果,总结了电流源模式、电压源模式以及双模式控制的基本原理和研究现状,并指出基于锁相环控制的电流源模式并网虽然能够保证强电网下的系统稳定性和功率控制快速性等,但是此类控制方式在稳定性、系统电压和频率调整等方面有诸多局限,难以适应新能源发电单元高比例接入的场景。基于功率自同步控制的电压源模式控制能够为电压和频率提供支撑,更加适用于高渗透率新能源发电并网的弱电网场合;基于电网阻抗自适应的双模式控制策略则同时结合了电流源模式和电压源模式在稳定性上的优势,更加适用于高渗透率下电网阻抗大幅波动的场合。最后,对上述几种典型控制策略进行总结,并探讨了未来的研究方向。

淀粉废水资源化利用现状与应用前景

淀粉废水中含有大量淀粉、蛋白质、糖类、脂肪等具有经济价值的物质,直接进行厌氧-好氧处理不仅浪费资源,也会增加处理成本,因此有必要推进淀粉废水的资源化利用。在查阅国内外大量文献的基础上,阐述了淀粉废水的资源化利用现状和主要技术方法;总结了利用淀粉废水发展生态农业、回收有用组分、培养功能微生物、生产新能源4种方法的技术特点;分析了资源化利用对淀粉废水处理的作用;提出了淀粉废水资源化利用的发展方向。

中国西北地区新能源发展总结与展望

本文针对当前中国西北地区新能源存在的高弃风弃光率问题,全面总结了过去10年西北地区新能源发展历程。通过对西北全区及西北地区各省份新能源装机容量、上网电量、弃风率、弃光率和风电、光伏发电利用小时数的统计计算,总结了中国西北地区新能源发展的7大特点,以及西北地区新能源发展过程中存在的6大问题,分析了西北地区当前和今后新能源发展面临的新形势。最后分短期和长期展望了西北地区新能源未来发展前景,可为当前西北地区及全国新能源健康发展提供借鉴。

空调冷热源选择能耗分析

分析了常用空调冷/热源(电制冷/热泵、溴化锂机组、燃气机机组和燃气锅炉)和生活热水(燃气和电热水器)的一次能源利用率,认为可在电力有保障的情况下优先考虑使用电动机组作为空调的冷热源;对电网峰谷差比较大而燃气充足的地区可采用燃气机组作为空调的冷热源;而单效溴化锂机组仅用于有余热利用的场所;生活热水应使用燃气热水器;不提倡使用电锅炉作空调的热源或电热水器提供生活热水。

空气源热泵全年运行的经济性分析

通过对空气源热泵 (ASHP)与电动水冷机组 +供热锅炉的冷热源方式的对比 ,从能源利用率与全年运行费用两个方面对ASHP的经济性进行了分析 ,明确了能源价格比、气候条件、建筑负荷等因素与经济性之关系 ,指出了ASHP适宜使用的条件和范围。

从交通运输与能源的关系论优先发展铁路运输的依据和对策

本文以交通运输与能源的关系为出发点,论述交通运输体系的建立必须符合本国的国情和能源结构。我国能源结构以煤炭为主,而铁路能以煤和其它能源为动力,具有综合利用能源的优势,因此,大力发展我国铁路运输是国民经济加快发展的需要。