对中国新能源消纳问题的分析与建议

近年来,中国新能源消纳矛盾日益突出,2015年弃风弃光电量创历史新高,主要集中在“三北”地区。基于大量调研数据,在分析“三北”地区新能源运行消纳情况的基础上,深入分析新能源消纳困局原因,提出了促进新能源消纳、缓解当前弃风弃光问题的建议。分析表明：加强电网建设是解决新能源消纳的坚实基础,实施热电机组电热解耦是解决新能源消纳的有效手段,完善相关政策是解决新能源消纳的制度保障,市场和计划并重是解决新能源消纳的根本途径。     

我国太阳能发电开发及消纳相关问题研究

介绍了我国太阳能发电开发规划、布局特点及存在的问题;基于建立的光伏发电出力特性指标,分析了大规模光伏发电并网对电力系统规划提出的新要求;提出了太阳能发电消纳研究方法,根据“十二·五”期间西北地区太阳能发电规划目标,分析了西北电网太阳能消纳能力,2015年,西北地区太阳能发电装机规模为1 320万kW,电网调峰能力不能满足光伏、风电等新能源消纳需求,需要跨区平衡消纳。     

基于REPS的青海新能源消纳能力计算方法研究

新能源并网规模的迅速增长带来了不容忽视的弃风弃光问题,对新能源消纳的量化计算成为指导新能源有序并网和健康发展重要的参考依据。介绍了当前主流应用的新能源消纳计算方法和思路,分析了时序生产模拟仿真方法在计算新能源消纳中的应用模式,基于新能源生产模拟系统(REPS)介绍了新能源消纳计算的流程,最后以青海某年电网数据为计算案例,给出新能源生产模拟系统的计算结论和灵敏度分析结果,并提出提高计算准确性的方法。新能源消纳计算的相关结论对全面分析来年新能源消纳形势、研究各项消纳措施对促进新能源消纳的成效、指导新能源合理有序并网减少弃电等具有重要的参考价值。     

针对甘肃电网的高载能企业参与可再生能源消纳“荷-网-源”协调控制

随着中国可再生能源基地建设的快速推进,由于传输容量限制、调峰能力不足、备用不足等原因引起的弃风、弃光问题日益严峻。针对可再生能源的消纳问题,分析了负荷侧的高载能企业的调控特性,结合高载能企业的经营现状,分析得出高载能企业具备参与电网调节、增加可再生能源消纳的能力,提出了考虑高载能企业的“荷-网-源”协调控制的思路,建立了考虑高载能企业隐私的分布式调度的闭环协调求解模型,并通过算例初步展示了“荷-网-源”协调的效益。     

跨区特高压直流外送优化提升新能源消纳能力研究

随着跨区特高压通道陆续建成投产,“三北”地区外送能力逐年增加,但新能源弃风、弃光问题并未根本解决。结合电网生产运行实际情况,对多区域间特高压直流外送功率协调优化促进新能源消纳开展研究。首先,分析了典型地区新能源弃电功率的分布特点,研究了不同区域间新能源发电功率的互补性;然后,建立了考虑跨区直流功率优化的新能源消纳能力计算分析模型;最后,针对多地区测算了跨区特高压直流互补促进新能源消纳的效果。算例分析结果表明,所提出的特高压直流优化运行方法提高了全网的新能源消纳能力,可实现多地区新能源消纳空间的充分利用。     

地区电网新能源发电项目消纳能力研究

近年来,各地大规模建设风力、光伏等新能源发电基地,造成了部分地区新能源发电严重过剩,出现了弃风、弃光的情况。针对现状,研究分析了接入电网的风力、光伏等新能源发电项目的消纳能力的主要影响因素,并分别研究了基于调峰约束和容量约束条件下的新能源消纳能力评估方法,对于地区电网规划和新能源消纳能力分析计算具有重要指导意义。     

基于非时序模型的新能源消纳能力评估方法

随着风电和光伏装机容量的快速增长,弃风和弃光问题日益突出,开展新能源消纳能力研究,建立消纳能力量化评估体系对电网调度的运行和控制工作有着重要的意义。文中提出了一种基于非时序分析模型的新能源消纳能力量化评估方法。该方法基于概率分析理论,首先利用阿基米德Copula函数构建了新能源理论出力的概率分布,通过负荷特性构建了系统新能源消纳空间的概率分布,进而得到了系统新能源弃电功率的概率分布。然后,再通过新能源弃电功率的概率分布计算得到新能源弃电率,评估系统的新能源消纳能力。最后,基于EPRI 36机组系统验证了所提方法的正确性和有效性,并分析了负荷、新能源装机容量、常规机组调峰率以及备用水平对弃电率的影响。     

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。     

弃风供暖模式下风电接纳能力评估及效益分析

弃风供暖是解决风电接纳难题的有效途径,可缓解“三北”地区弃风严重问题。首先介绍储热式电采暖接纳弃风的运行模式,然后基于时序生产模拟方法建立弃风供暖模式下风电接纳能力评估模型,并以某省级电网为例,对不同电采暖运行模式下风电接纳能力进行评估分析,最后,基于中国现有弃风供暖模式和结算模式,定量分析了热电厂、风电场、电网企业、全社会各方经济主体利益以及全社会碳减排情况。案例分析结果表明,弃风供暖不仅可以提高风电接纳能力,还具有良好的环境效益,但是其提高的风电接纳的空间有限,且除绑定风电场之外的其他经济主体的收益不明显。     

中国“十三五”新能源并网消纳形势、对策研究及多情景运行模拟分析

近年来,随着新能源快速发展,中国局部地区消纳形势严峻,在深入分析中国新能源并网消纳现况及存在主要问题基础上,从电源侧、电网侧、负荷侧以及市场机制设计等4个方面,研究提出“十三五”促进中国新能源大规模开发和消纳的关键举措。通过时序生产模拟方法,对2020年新能源消纳能力进行多情景分析,研究各项措施对提高新能源消纳能力的贡献程度,分析实现新能源消纳目标存在的不确定性,提出通过推动相关各方共同努力促进新能源消纳的重点措施,力争到2020年将弃风弃光率控制在5%以内的合理范围。     

计及调峰能力的风光储联合系统优化调度

光伏、风电等可再生能源接入电网引起系统调峰资源紧张,并进一步限制了其并网容量,研究系统低谷负荷时段负调峰能力具有重要意义。文章分析了光伏发电及风电出力的时间互补性对系统调峰的影响,提出了综合考虑风、光机组并网引起系统调峰需求增大的2种场景,以负荷低谷时段负调峰能力极限为目标建立风光储联合系统优化调度模型。以华北某省实际电网为例,验证了模型的有效性。结果显示,综合考虑风光储的联合调度将显著缓解系统调峰紧张压力,促进新能源消纳。     

计及多能源分频互补的新能源并网调度优化

风电、光伏发电等新能源电力的强波动性、弱支撑性给电力系统稳定性带来不利影响。为此,在研究风电、光伏出力随机波动特性的基础上,通过离散傅里叶变换(DFT)分析补偿风、光电联合出力的电力曲线功率频谱密度,提出利用火电、水电、储能等多能源分频补偿控制模式以应对高比例新能源并网波动问题。首先利用两次小波包分解将波动补偿量分解为低频、中频与高频分量;然后以年运行成本最小化为目标在引入波动量罚系数的基础上根据不同能源机组出力特性优化不同补偿机组容量。通过对西部某地区风电场群及光伏电站数据进行分析,验证了所提调度优化方法的正确性和可行性。     

激励风电场提升功率预测精度的机制设计

提高风电预测精度是减少弃风、降低新能源消纳成本的重要手段之一。如何从机制设计入手,提高电网消纳新能源能力,降低全社会消纳新能源成本,成为亟待解决的问题。设计一种激励风电场提升功率预测精度、进而促进新能源消纳的机制,提出了支撑该机制运行的相应模型与方法。采用区间数方法精细量化为消纳新能源而增加的系统运行成本,并设计其在各风电场之间公平、非线性化分摊的机制。该机制满足激励相容原理,能够促使风电场提高日前上报预测出力精度,优化运行管理。基于IEEE 30节点系统的计算验证了该机制与方法的有效性。     

基于时序生产模拟仿真的宁夏电网风光优化配比研究

宁夏风和光资源丰富,风电和光伏发电发展并驾齐驱。建立了含新能源发电的电网年度时序生产模拟仿真模型,以电网节能减排效益最大为目标,综合考虑了风光出力特性、负荷特性、机组调峰特性、不同种类供热机组热电耦合特性等因素。在建立模型的基础上,仿真研究了2015年宁夏电网新能源发电接纳能力,得到了综合考虑新能源限电率和电网节能减排效益的风光优化配比。该结果可为地区风电和光伏发电建设、电力系统调度以及政府相关政策制定提供指导。     

德国新能源发电发展和运行研究

近年来,德国新能源发展迅猛,新能源发电量占比逐年提高。分析德国各类电源装机、发电量和发电小时数变化,揭示德国近十年来的能源转型历程。分析德国及其与周边国家联络线电量和电价的变化情况,研究新能源发展给德国电价带来的影响。通过典型周电力系统运行数据,分析德国电力系统应对新能源功率波动性的措施。德国新能源发展和运行实践表明,新能源优化运行和最大化消纳主要取决于灵活的电力现货市场机制、强有力的电源调节能力和坚强的跨国输电网络,同时,新能源的发展将对全社会电力生产成本和电价产生重大影响。     

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。     

以直流联络线运行方式优化提升新能源消纳能力的新模式

在大规模新能源接入的互联电网中,充分利用直流联络线的调整能力,将极大地促进更大空间范围内的新能源消纳。为此,文中提出了一种以直流联络线运行方式优化提升新能源消纳能力的新模式。该模式将联络线交换功率作为可优化的资源,在满足联络线功率调整各种特性要求的前提下,通过联络线功率的调整促进互联电网的新能源消纳。建立了直流联络线运行优化的数学模型,考虑了联络线功率调整的各类约束条件,包括日交换电量不变、联络线功率曲线阶梯化、短时间内不得反方向调节等。基于国内某跨区直流输电通道的实际运行数据开展了算例分析,计算结果表明了所提出模式的有效性。     

基于多场景随机规划的电力系统生产模拟方法

针对电力系统生产模拟中新能源不确定性问题,引入多场景随机规划理论,研究了含新能源电力系统的生产模拟方法。在时间尺度为周的生产模拟中,由多场景方式刻画新能源不确定性,建立随机规划数学模型模拟系统运行,并采用基于Benders分解的算法求解该模型。通过实际系统算例,计算了新能源年弃电率、火电盈余装机容量等指标,比较了不同求解方法下生产模拟的结果,研究了旋转备用率对新能源接纳能力的影响,结果表明所提出的生产模拟方法能够计算系统运行相关指标,所采用的算法相对于直接调用数学软件求解有一定的优势。另外,给出了旋转备用率与新能源弃电率、接纳电量之间的关系。