“大规模交直流混联电网运行特性、风险及控制技术”专题征稿启事

正由能源资源分布特性及实际用电需求驱动,我国西部、北部大型煤电、水电及可再生能源基地向中东部地区输电规模越来越大,以特高压/超高压线路为骨干网架、全国能源资源优化配置的形态格局已逐步形成。然而,更高电压等级电网的快速发展、大规模的区域间功率交换和新能源发电波动也给电网运行带来了很大的挑战,具体表现为:电网侧层级增多,结构复杂,静态、暂态、动态和电压、频率等多种稳定形态并存,增加了电网稳定控制的难度;发电侧新能源的随机性、用电侧负荷的不确定性,加剧了电网运行潮流的多变性,增加了运行调整控制的难度;交直流混联,     

考虑条件控制断面的跨区高压直流发输电系统发电计划模型

清洁能源基地的高压直流外送计划较少考虑受端电网的用电需求,随着外送规模的不断扩大,给受端电网带来较大的安全稳定运行压力。为此,文中提出了一种考虑条件控制断面的跨区特高压直流发输电系统与受端电网系统联合优化的发电计划模型。建立了特高压直流功率的步长调整模型,其满足了高压直流联络线运行的各项要求,充分发挥了高压直流联络线可灵活调节的特点,提高了直流联络线计划的可执行性。另一方面,建立送端梯级水电站联合调度模型来满足水电机组振动区特性等各项运行约束,并保证清洁水电资源的优先发电与水电计划的工程实用性。更进一步,建立条件控制断面模型,其能有效处理断面限值与机组开机台数耦合的问题,保证直流功率相关断面的安全稳定运行。基于国内某跨区互联电网系统的实际数据,验证了该模型的有效性,所提方法可促进清洁能源跨区大范围消纳,降低大电网供电成本,并缓解受端电网安全稳定运行压力。     

特约主编寄语

正随着"清洁低碳、绿色高效"能源供应体系的建立,中国特高压交直流混联大电网和清洁能源快速发展,电网、电源和负荷均处于重构中,电网重构凸显了电网一体化特征,电源重构导致系统运行不确定性显著增强,负荷重构呈现潮流双向流动特征,而电力的市场化改革则促使调度运行进入安全与经济并重的新模式,此外,网络安全、自然灾害等外部因素也给电网运行增加了风险。电力系统的结构形态和系统特性发生的重大变化,对大电网一体化控制、清洁能源全网统一消纳、源网荷储协同互动以及电力市场化运行等调控技术支撑能力提出了新要求。     

直流跨区互联电网发输电计划模型与方法

直流跨区输电为大范围资源优化配置和清洁能源跨区消纳提供了高效的物理平台。充分利用区域间电源结构互济、负荷特性互补的优势,可以有效挖掘电力资源跨区协调优化潜力、提升电网清洁能源消纳能力。为此,文中在兼顾现有国(分)、省两级调度模式的基础上,提出了以直流联络线功率为协调变量,区内优化、跨区协调的直流跨区互联电网发输电计划模式;建立了考虑直流调整灵活性、直流联络线日交易电量、联络线运行功率曲线阶梯化等实际运行要求的发输电计划模型;提出了以直流功率为引导变量的跨区边际机组识别方法,解决了上述大规模混合整数规划模型的求解效率问题。基于省网实际负荷曲线进行算例分析,验证了所提模式、模型、方法的有效性。     

“大规模交直流混联电网运行特性、风险及控制技术”专题征稿启事

正由能源资源分布特性及实际用电需求驱动,我国西部、北部大型煤电、水电及可再生能源基地向中东部地区输电规模越来越大,以特高压/超高压线路为骨干网架、全国能源资源优化配置的形态格局已逐步形成。然而,更高电压等级电网的快速发展、大规模的区域间功率交换和新能源发电波动也给电网运行带来了很大的挑战,具体表现为:电网侧层级增多,结构复杂,静态、暂态、动态和电压、频率等多种稳定形态并存,增加了电网稳定控制的难度;发电侧新能源的随机性、用电侧负荷的不确定性,加剧了电网     

中国特高压电网的发展战略论述

通过对中国发电能源与电力需求分布的客观条件以及特高压交直流输电技术性能的综合分析,系统论述了中国特高压电网的发展特征、结构特点及其成因,探索并揭示了特高压电网发展的内在规律,结合中国电力发展的布局和发展前景,进一步论证了未来形成“三华”特高压同步电网的客观必然性,结合大型能源基地开发和特高压交直流技术特性,提出了交直流并列输电的理由,并分析了能源基地开发对特高压骨干网架的影响。     

特高压直流主送新能源技术经济研究

中国西部北部清洁能源基地通过特高压直流通道实现多能互补联合外送,特别是主送或全送新能源对于支撑可再生能源科学发展和高效消纳具有重要的价值和作用。结合特高压直流功率运行控制方式,提出了特高压直流主送新能源的设想,构建了包含配套电源和输电通道特性在内的数学模型。在合理设定兼顾送端新能源出力特性和受端负荷特性的输电曲线基础上,以典型工程为例分析了主送新能源模式下的配套电源优选原则和具体方案,提出了实现特高压直流主送或全送新能源的相关建议。结果表明：以火电补充满足直流通道最小运行功率需求,高比例主送风电、光电等新能源电量是技术经济可行的。     

基于电热协调理论提升电网消纳间歇式能源发电能力的分析

提出基于电热协调理论的电网消纳间歇式能源发电方法.建立电热协调的电网消纳模型,该模型结合间歇式能源发电功率及负荷预测技术,在超前调度中考虑输电元件电热耦合规律,以最大允许温度为输电元件载荷能力热限制,并协调伴随间歇式能源发电波动过程的输电元件载流与温度耦合的动态过程,使调度能够超前利用载流与温度变化的不同步性,缓解输电元件载荷能力依据电流判别的紧张局面,从而提升电网消纳间歇式能源发电的能力.算例分析结果验证了所提方法的有效性.     

特约主编寄语

正由于能源资源与负荷呈逆向分布,用电需求不断增加,我国西部、北部大型煤电、水电及可再生能源基地向中东部地区输电规模越来越大,以特高压/超高压线路为骨干网架、全国能源资源优化配置的形态格局已逐步形成。然而,更高电压等级电网的快速发展、大规模的区域间功率交换和新能源发电波动也给电网运行带来了很大的挑战,具体表现为:电网侧层级增多,结构复杂,静态、暂态、动态和电压、频率等多种稳定形态并存,增加了电网稳定控制的难度;发电侧新能源的随机性、用电侧负荷的不确定性,加剧了电网运行潮流的多变     

考虑时空互补特性的风光水火多能源基地联合优化调度

为促进风能、光能等新能源发电的消纳,实现风光水火多能源基地联合优化调度的调峰效益、经济效益以及环保效益的最大化,本文在分析风、光、水、火多能源介质时空特性的基础上,提出了一种以最小化火电机组运行成本、弃风量、弃光量、弃水量为优化目标的考虑风光水火时空互补特性的多能源基地联合优化调度模型,为特高压输电背景下送端多能源基地联合优化调度问题提供了一种参考方案。文中算例以时空差异特征显著的新疆地区和东部某区域的多能源基地为研究对象,通过实际算例的计算分析,验证了文中模型理论上能够促进新能源发电的消纳,降低火电机组的运行成本。     

考虑灵活性的冷热电联供型微网优化调度

可再生能源和负荷波动对冷热电联供型（CCHP）微网的运行状态有重要影响,为了提高微网应对功率波动的能力,针对冷热电联供型微网的调度灵活性展开研究。首先,在日前调度中,考虑到冷热电供需互补和负荷之间多能互补特性,通过调用供能侧和需求侧多种灵活资源,构建灵活性供需平衡,从能量允许波动率的角度提出冷/热/电灵活性指标以及系统整体灵活性评价指标。其次构建了日运行成本最低和灵活性最高的多目标优化调度模型。最后通过算例分析证明所提优化调度模型可以满足系统多能供需平衡,冷热电联供型微网的经济性和灵活性得以提升。     

促进可再生能源电力接纳的技术与实践

我国已成为可再生能源发电装机规模与发电量最大的国家,可再生能源电力接纳问题日益突出,寻求该问题的解决方案将是"十三五"期间的重大任务。为此,该文从电力系统整体出发,分别从电网侧、发电侧及用户侧,梳理了促进可再生能源电力接纳的技术现状,总结了其技术特征与国内外实践经验,为我国"十三五"期间可再生能源接纳格局的改善提供借鉴。在电网侧,特高压输电技术、柔性直流输电技术、电网智能化技术将为我国可再生能源在更大范围的接纳提供坚强纽带,实现发电侧与用户侧间更为灵活、紧密的联系;在发电侧,常规机组的灵活调节技术、可再生能源的精细预测及主动控制技术、大规模储能技术将推动我国各类电源运行方式的深度转变;在用户侧,可再生能源电力供热、需求侧响应与虚拟电厂等技术将为终端用户主动、柔性地调节自身负荷、更多地使用可再生能源电力提供解决方案。依托特高压输电技术、融入大市场,实现可再生能源最大范围的优化配置,将是适合我国国情的重要选择。     

利用用户侧资源提升电网规划运行效率的方法

随着清洁能源发展、电网结构演变与用电负荷增长,仅依靠电源侧扩展规划与优化调度将影响电网规划运行效率,亟须挖掘用户侧资源可利用潜力,提升电网规划运行效率。针对用户侧资源利用潜力进行分类评估,提出考虑用户侧资源的电力系统灵活性协调优化规划方法。该方法以全社会综合经济成本最小为目标,决定各类型用户侧资源改造规模、灵活性电源及其配套电网建设容量,能够提升电网规划运行效率。结合某省级电网进行实证分析,结果证明该方法具有可行性和实用价值。     

柔性负荷控制及模型研究综述

随着可再生能源的大规模接入和城市中心高峰负荷逐年增长,系统平衡资源需求激增。在常规电源被大规模替代,发电侧调节能力受限的同时,柔性负荷在电网中占据比例逐渐上升,其响应快、经济性高等运行特性增加了电网的调控手段,对系统的调峰调频、平衡新能源波动以及提供辅助服务等方面有重要作用。重点关注柔性负荷的建模方法,对近年来国内外在柔性负荷的物理模型、响应模型和聚合模型等方面的研究成果进行了综述。并结合国内柔性负荷发展和研究情况,对柔性负荷的控制提出几点设想。     

充裕性资源协同参与系统调节的风电消纳能力分析模型

大规模风电消纳能力取决于整个电力系统各环节充裕性资源综合协调的能力。在深入分析影响风电消纳能力关键要素的基础上,提出了调动广泛灵活的充裕性资源协同参与系统调节,提高风电消纳能力的基本理念和方法。从界定并识别电力系统发电、输配电、用电等环节灵活充裕性资源出发,综合考虑火电、水电和风电的发电技术特性,电力和热力负荷平衡、输电容量等约束,以系统运行成本最低为目标,建立了风电消纳能力分析模型。以我国某风电大省为实际算例,模拟分析了引入不同灵活资源情景下风电消纳能力的变化情况。结果表明,增加各类灵活资源均能提高风电消纳能力,其中,调峰容量资源的影响程度最大。     

促进可再生能源消纳的多能互补时序运行模拟技术

针对风、光、水多种可再生能源多能互补效益的准确评估问题，基于多风电场与太阳能光伏电站的中长期随机出力时序模拟，考虑库容影响的水电短期优化方法，以中长期水电优化结果为边界，提出水/火/风/光多种能源协调互补的电力系统时序运行模拟模型，并以可再生能源装机比例较高且消纳问题严重的中国西部电网为实证案例进行生产运行模拟计算。研究结果表明：西北、西南地区电源结构、负荷特性差异较大，跨区互补优势明显；建设西北与西南联网通道，可以实现多能互补，有效提高可再生能源外送通道利用效率，提升西部地区可再生能源消纳能力。     

基于虚拟发电厂理论的双侧调峰多目标协调优化调度

随着大规模新能源并网以及需求侧多样化的灵活性资源接入,电力系统的安全稳定运行正经受着源与荷双重不确定性的考验。为实现广域能源的优化调度,需要对新能源与灵活性资源进行协调控制。基于虚拟发电厂理论,将储能系统、电动汽车、柔性负荷以及分布式新能源等需求侧灵活性资源通过虚拟发电厂方式整合后,同电源侧资源一同接受电网的调度,建立了基于系统调峰指数、电网运行成本以及用户补偿成本的电源侧与需求侧协同调峰的多目标优化模型。该模型能够充分发挥电源侧和需求侧的调峰能力,实现新能源的可靠消纳。仿真分析结果验证了该模型的有效性。     

省级电网全清洁能源供电运行控制技术与应用

电力在能源转型中发挥着重要作用,未来能源转型将呈现清洁、低碳、电气化的发展趋势。主要介绍省级电网全清洁能源供电运行控制技术与应用。首先,介绍了电网实现全清洁能源供电面临的技术问题;其次,分析了电网在全清洁能源供电情况下的电力电量平衡方程;再次,基于电网和水电机组出力约束条件,分析调度发电计划优化函数。最后,以青海近三年内成功实现的全清洁能源供电为案例,从工程实践角度分析全清洁能源在省级电网实现的可行性和主要过程,并探讨三次全清洁能源供电在技术和交易模式上的创新。全清洁能源供电的实践与探索对电网提升多能互补协调控制和新能源消纳能力,促进清洁能源发展提供实践经验,也为电网承载新能源革命提供有益的借鉴。     

计及含氢储能与电价型需求响应的能量枢纽日前经济调度

为了解耦冷热电联供(combined cool,heat and power system,CCHP)机组“以热定电”的运行约束,提高风电消纳能力,降低社会碳排放,提出了计及含氢储能与电价型需求响应的能量枢纽日前经济调度模型。源侧利用冷、热、电、氢4种储能装置,打破CCHP机组热电耦合约束;荷侧引入电价型需求响应改变用户用电行为,通过优化各机组出力与电负荷曲线,增加风机出力。该模型以系统日运行成本最低为目标,引入弃风惩罚成本增加风电消纳,综合功率平衡等约束,调用Gurobi求解器进行优化求解。对不同场景下能量枢纽的优化结果进行分析,并计算燃油汽车的碳排放量以量化氢燃料电池汽车节约的社会碳排放。结果表明:在电价型需求响应策略下,考虑CCHP与含氢储能的能量枢纽系统在增加风电消纳能力的同时降低了系统的日运行总成本,减少了社会碳排放。