中国电力 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (4): 42-51.DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202303046
李虎军1(), 张栋2(
), 吕梦璇2, 邓方钊1, 杨萌1, 元博2
收稿日期:
2023-04-10
出版日期:
2024-04-28
发布日期:
2024-04-26
作者简介:
李虎军(1980—),男,硕士,高级工程师,从事能源经济及电网规划研究,E-mail:lihujun4@ha.sgcc.com.cn基金资助:
Hujun LI1(), Dong ZHANG2(
), Mengxuan LV2, Fangzhao DENG1, Meng YANG1, Bo YUAN2
Received:
2023-04-10
Online:
2024-04-28
Published:
2024-04-26
Supported by:
摘要:
“双碳”目标下,随着新能源并网装机规模加速增长,系统调峰需求快速增长,新能源与系统调峰资源协同优化发展成为高质量构建新型电力系统的重点之一。本文引入碳排放约束,构建了综合考虑新增机组投资与系统运行成本的新能源与调峰资源优化配置模型,针对不同新能源利用率目标,设置多个发展场景,研究了不同场景下的电力系统运行经济性。考虑未来以省(市)为单位进行碳减排评估与考核,以中部地区的省级电网为研究算例,验证了所提模型方法的有效性。
李虎军, 张栋, 吕梦璇, 邓方钊, 杨萌, 元博. 考虑碳排放约束的新能源与调峰资源优化配置方法[J]. 中国电力, 2024, 57(4): 42-51.
Hujun LI, Dong ZHANG, Mengxuan LV, Fangzhao DENG, Meng YANG, Bo YUAN. Research on the Optimal Configuration Method of New Energy and Flexible Regulation Resources Considering Carbon Emission Constraint[J]. Electric Power, 2024, 57(4): 42-51.
典型时刻 | 新能源 | 97%概率 保证出 力系数 | 95%概率 保证出 力系数 | 90%概率 保证出 力系数 | 85%概率 保证出 力系数 | 80%概率 保证出 力系数 | ||||||
夏季午 高峰 | 风电 | 0.70 | 1.00 | 1.70 | 2.50 | 3.30 | ||||||
光伏 | 34.60 | 35.10 | 36.00 | 37.30 | 38.20 | |||||||
夏季晚 高峰 | 风电 | 9.70 | 10.60 | 11.80 | 12.70 | 13.90 | ||||||
光伏 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |||||||
夏季午 高峰 | 风电 | 1.70 | 1.90 | 2.40 | 3.00 | 3.90 | ||||||
光伏 | 1.90 | 3.00 | 4.80 | 6.30 | 7.80 | |||||||
夏季晚 高峰 | 风电 | 2.00 | 2.50 | 3.40 | 4.40 | 5.50 | ||||||
光伏 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
表 1 大负荷日风电、光伏的概率出力系数
Table 1 Guaranteed power coefficient of wind power and photovoltaic power during heavy load day 单位:%
典型时刻 | 新能源 | 97%概率 保证出 力系数 | 95%概率 保证出 力系数 | 90%概率 保证出 力系数 | 85%概率 保证出 力系数 | 80%概率 保证出 力系数 | ||||||
夏季午 高峰 | 风电 | 0.70 | 1.00 | 1.70 | 2.50 | 3.30 | ||||||
光伏 | 34.60 | 35.10 | 36.00 | 37.30 | 38.20 | |||||||
夏季晚 高峰 | 风电 | 9.70 | 10.60 | 11.80 | 12.70 | 13.90 | ||||||
光伏 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |||||||
夏季午 高峰 | 风电 | 1.70 | 1.90 | 2.40 | 3.00 | 3.90 | ||||||
光伏 | 1.90 | 3.00 | 4.80 | 6.30 | 7.80 | |||||||
夏季晚 高峰 | 风电 | 2.00 | 2.50 | 3.40 | 4.40 | 5.50 | ||||||
光伏 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
场景 | 灵活性资源配置 | 十四五/ 万kW | 十五五/ 万kW | 十六五/ 万kW | ||||
1 | 灵活性改造 | 2000 | 2000 | 1000 | ||||
抽水蓄能 | 120 | 550 | 550 | |||||
电化学储能 | 300 | 400 | 500 | |||||
需求侧响应 | 0 | 51 | 90 | |||||
2 | 灵活性改造 | 2500 | 2500 | 0 | ||||
抽水蓄能 | 180 | 720 | 600 | |||||
电化学储能 | 400 | 500 | 600 | |||||
需求侧响应 | 0 | 68 | 120 | |||||
3 | 灵活性改造 | 2500 | 2500 | 0 | ||||
抽水蓄能 | 240 | 790 | 720 | |||||
电化学储能 | 500 | 600 | 700 | |||||
需求侧响应 | 0 | 85 | 150 |
表 2 不同场景灵活性资源配置容量
Table 2 Optimized flexible resource configuration scheme
场景 | 灵活性资源配置 | 十四五/ 万kW | 十五五/ 万kW | 十六五/ 万kW | ||||
1 | 灵活性改造 | 2000 | 2000 | 1000 | ||||
抽水蓄能 | 120 | 550 | 550 | |||||
电化学储能 | 300 | 400 | 500 | |||||
需求侧响应 | 0 | 51 | 90 | |||||
2 | 灵活性改造 | 2500 | 2500 | 0 | ||||
抽水蓄能 | 180 | 720 | 600 | |||||
电化学储能 | 400 | 500 | 600 | |||||
需求侧响应 | 0 | 68 | 120 | |||||
3 | 灵活性改造 | 2500 | 2500 | 0 | ||||
抽水蓄能 | 240 | 790 | 720 | |||||
电化学储能 | 500 | 600 | 700 | |||||
需求侧响应 | 0 | 85 | 150 |
新能源利用指标 | 2025年 | 2030年 | ||||||
方案值 | 预期目标 | 方案值 | 预期目标 | |||||
可再生能源电力消纳权重 | 37 | 32.2 | 45 | 40.0 | ||||
非水可再生能源电力消纳权重 | 29 | 25.9 | 38 | 33.2 |
表 3 省级电网可再生能源电力消纳权重预期完成情况
Table 3 Expected completion of renewable energy power consumption weight in a provincial power network 单位:%
新能源利用指标 | 2025年 | 2030年 | ||||||
方案值 | 预期目标 | 方案值 | 预期目标 | |||||
可再生能源电力消纳权重 | 37 | 32.2 | 45 | 40.0 | ||||
非水可再生能源电力消纳权重 | 29 | 25.9 | 38 | 33.2 |
1 | 李政, 陈思源, 董文娟, 等. 碳约束条件下电力行业低碳转型路径研究[J]. 中国电机工程学报, 2021, 41 (12): 3987- 4001. |
LI Zheng, CHEN Siyuan, DONG Wenjuan, et al. Low carbon transition pathway of power sector under carbon emission constraints[J]. Proceedings of the CSEE, 2021, 41 (12): 3987- 4001. | |
2 | 河南省发展和改革委员会. 关于进一步推动风电光伏发电项目高质量发展的指导意见(豫发改新能源〔2021〕319号)[Z]. |
3 | 宁夏回族自治区人民政府. 关于印发宁夏回族自治区国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要的通知(宁政发〔2021〕1号)[Z]. |
4 |
黄海煜, 王春明, 夏少连, 等. 兼顾正负旋转备用的华中电力调峰辅助服务市场设计与实践[J]. 电力系统自动化, 2020, 44 (16): 171- 177.
DOI |
HUANG Haiyu, WANG Chunming, XIA Shaolian, et al. Design and practice of peak regulation auxiliary service market for central China power grid considering positive and negative spinning reserve[J]. Automation of Electric Power Systems, 2020, 44 (16): 171- 177.
DOI |
|
5 |
徐帆, 葛朝强, 吴鑫, 等. 区域电网省间调峰辅助服务的市场机制与出清模型[J]. 电力系统自动化, 2019, 43 (16): 109- 115.
DOI |
XU Fan, GE Zhaoqiang, WU Xin, et al. Market mechanism and clearing model of inter-provincial peak regulation ancillary service for regional power grid[J]. Automation of Electric Power Systems, 2019, 43 (16): 109- 115.
DOI |
|
6 | 马晓伟, 薛晨, 任景, 等. 西北省间调峰辅助服务市场机制设计与实践[J]. 中国电力, 2021, 54 (6): 2- 11. |
MA Xiaowei, XUE Chen, REN Jing, et al. Design and practice of inter-provincial peak regulation auxiliary service market mechanism for northwest China power grid[J]. Electric Power, 2021, 54 (6): 2- 11. | |
7 | 崔杨, 修志坚, 薄利明, 等. 考虑火-储深度调峰容量二次分配的含风电电力系统分层优化调度[J]. 电网技术, 2022, 46 (7): 2520- 2531. |
CUI Yang, XIU Zhijian, BO Liming, et al. Hierarchical optimal scheduling of power systems with wind generation considering secondary allocation of thermal-storage deep peaking capacity[J]. Power System Technology, 2022, 46 (7): 2520- 2531. | |
8 | 崔杨, 周慧娟, 仲悟之, 等. 考虑广义储能与火电联合调峰的日前-日内两阶段滚动优化调度[J]. 电网技术, 2021, 45 (1): 10- 20. |
CUI Yang, ZHOU Huijuan, ZHONG Wuzhi, et al. Two-stage day-ahead and intra-day rolling optimization scheduling considering joint peak regulation of generalized energy storage and thermal power[J]. Power System Technology, 2021, 45 (1): 10- 20. | |
9 | 薛晨, 任景, 张小东, 等. 含虚拟储能的新能源高渗透电网深度调峰备用决策模型[J]. 中国电力, 2019, 52 (11): 35- 43. |
XUE Chen, REN Jing, ZHANG Xiaodong, et al. A reserve decision model for high-proportional renew energy integrated power grid based on deep peak-shaving and virtual storage[J]. Electric Power, 2019, 52 (11): 35- 43. | |
10 | 李军徽, 张嘉辉, 穆钢, 等. 储能辅助火电机组深度调峰的分层优化调度[J]. 电网技术, 2019, 43 (11): 3961- 3970. |
LI Junhui, ZHANG Jiahui, MU Gang, et al. Hierarchical optimization scheduling of deep peak shaving for energy-storage auxiliary thermal power generating units[J]. Power System Technology, 2019, 43 (11): 3961- 3970. | |
11 | 李铁, 李正文, 杨俊友, 等. 计及调峰主动性的风光水火储多能系统互补协调优化调度[J]. 电网技术, 2020, 44 (10): 3622- 3630. |
LI Tie, LI Zhengwen, YANG Junyou, et al. Coordination and optimal scheduling of multi-energy complementary system considering peak regulation initiative[J]. Power System Technology, 2020, 44 (10): 3622- 3630. | |
12 | 李旭东, 艾欣, 胡俊杰, 等. 计及碳交易机制的核-火-虚拟电厂三阶段联合调峰策略研究[J]. 电网技术, 2019, 43 (7): 2460- 2470. |
LI Xudong, AI Xin, HU Junjie, et al. Three-stage combined peak regulation strategy for nuclear-thermal-virtual power plant considering carbon trading mechanism[J]. Power System Technology, 2019, 43 (7): 2460- 2470. | |
13 | 周刚. 考虑核电参与的多类型电源联合调峰优化方法[J]. 电网技术, 2019, 43 (3): 928- 935. |
ZHOU Gang. An approach on coordinative peaking optimization for power system with nuclear power plant participation[J]. Power System Technology, 2019, 43 (3): 928- 935. | |
14 | 邵尤国, 赵洁, 刘涤尘, 等. 考虑核电调峰的风电-核电协调优化调度[J]. 中国电机工程学报, 2019, 39 (4): 1018- 1029. |
SHAO Youguo, ZHAO Jie, LIU Diuchen, et al. Coordinated optimal dispatch of wind-nuclear power considering peak load shaving of nuclear power plant[J]. Proceedings of the CSEE, 2019, 39 (4): 1018- 1029. | |
15 | 张尧翔, 刘文颖, 李潇, 等. 高比例新能源接入电网光热发电-火电联合调峰优化控制方法[J]. 电力自动化设备, 2021, 41 (4): 1- 7, 32. |
ZHANG Yaoxiang, LIU Wenying, LI Xiao, et al. Optimal control method of peak load regulation combined concentrating solar power and thermal power for power grid accessed with high proportion of renewable energy[J]. Electric Power Automation Equipment, 2021, 41 (4): 1- 7, 32. | |
16 | 董海鹰, 房磊, 丁坤, 等. 基于热电联产运行模式的光热发电调峰策略[J]. 太阳能学报, 2019, 40 (10): 2763- 2772. |
DONG Haiying, FANG Lei, DING Kun, et al. Peak regulation strategy of csp plants based on operation mode of cogeneration[J]. Acta Energiae Solaris Sinica, 2019, 40 (10): 2763- 2772. | |
17 | 崔杨, 修志坚, 刘闯, 等. 计及需求响应与火-储深度调峰定价策略的电力系统双层优化调度[J]. 中国电机工程学报, 2021, 41 (13): 4403- 4415. |
CUI Yang, XIU Zhijian, LIU Chuang, et al. Dual level optimal dispatch of power system considering demand response and pricing strategy on deep peak regulation[J]. Proceedings of the CSEE, 2021, 41 (13): 4403- 4415. | |
18 |
邓婷婷, 娄素华, 田旭, 等. 计及需求响应与火电深度调峰的含风电系统优化调度[J]. 电力系统自动化, 2019, 43 (15): 34- 41.
DOI |
DENG Tingting, LOU Suhua, TIAN Xu, et al. Optimal dispatch of power system integrated with wind power considering demand response and deep peak regulation of thermal power units[J]. Automation of Electric Power Systems, 2019, 43 (15): 34- 41.
DOI |
|
19 | 赵克丽. 以成本最优为目标的电力系统灵活调节产品优化配置研究[D]. 吉林: 东北电力大学, 2021. |
ZHAO Keli. Research on optimal configuration of flexible regulating products in power system with the goal of optimal cost[D]. Jilin: Northeast Dianli University, 2021. | |
20 |
项颂, 陈璐, 苏鹏, 等. 考虑风储多维运行边界的调峰资源优化配置模型[J]. 可再生能源, 2020, 38 (7): 980- 985.
DOI |
XIANG Song, CHEN Lu, SU Peng, et al. An optimization model of hybrid wind-ES power system configuration base on multidimen-sional operation boundary[J]. Renewable Energy Resources, 2020, 38 (7): 980- 985.
DOI |
|
21 | 郎宇彤. 考虑调峰充裕性风险的电源投资优化模型研究[D]. 北京: 华北电力大学, 2021. |
LANG Yutong. Research on power supply investment optimization model considering peak regulation adequacy risk[D]. Beijing: North China Electric Power University, 2021. | |
22 | 张浩楠. 面向碳中和的电力低碳转型规划与决策研究[D]. 北京: 华北电力大学, 2022. |
ZHANG Haonan. Research on planning and decision-making of low-carbon transformation of electric power for carbon neutralization[D]. Beijing: North China Electric Power University, 2022. | |
23 | 赵文杰, 李虎军, 杨萌, 等. 新型电力系统背景下河南省灵活性资源优化配置研究[J]. 河南电力, 2022, (S2): 86- 89, 94. |
ZHAO Wenjie, LI Hujun, YANG Meng, et al. Research on optimal allocation of flexible resources in Henan province under the background of new power system[J]. Henan Electric Power, 2022, (S2): 86- 89, 94. |
[1] | 张磊, 马晓伟, 王满亮, 陈力, 高丙团. 互联新能源电力系统区内AGC机组分布式协同控制策略[J]. 中国电力, 2025, 58(3): 8-19. |
[2] | 汪林光, 李旭涛, 任勇, 谢小荣. 基于元启发式算法的新能源电力系统振荡稳定性最差工况搜索方法[J]. 中国电力, 2025, 58(3): 65-72. |
[3] | 邹小燕, 张瑞宏. 考虑政府干预的可再生能源与储能企业合作模式演化博弈研究[J]. 中国电力, 2025, 58(1): 153-163. |
[4] | 王雨晴, 张敏, 王嘉兴, 李泊皓, 杨天阳, 曾鸣. 基于超模博弈的共享储能容量租赁价格决策[J]. 中国电力, 2025, 58(1): 164-173. |
[5] | 孙东磊, 王宪, 孙毅, 孟祥飞, 张涌琛, 张玉敏. 基于多面体不确定集合的电力系统灵活性量化评估方法[J]. 中国电力, 2024, 57(9): 146-155. |
[6] | 孙东磊, 孙毅, 刘蕊, 孙鹏凯, 张玉敏. 计及多层级配电网的分布式新能源最大消纳空间分解测算[J]. 中国电力, 2024, 57(8): 108-116. |
[7] | 李鲁阳, 陈龙翔, 陈磊, 孙大卫, 吴林林, 闵勇. 用于新能源一次调频的储能经济配置研究[J]. 中国电力, 2024, 57(7): 54-65. |
[8] | 李佳蔚, 张冠宇. 大规模分布式新能源接入对省级电网稳定性影响[J]. 中国电力, 2024, 57(6): 174-180. |
[9] | 高政南, 姜楠, 陈启鑫, 徐江, 王海利, 辛力, 徐青贵. 德国电力市场能源转型建设及启示[J]. 中国电力, 2024, 57(6): 204-214. |
[10] | 李咸善, 丁胜彪, 李飞, 李欣. 考虑水电调节费用补偿的风光水联盟优化调度策略[J]. 中国电力, 2024, 57(5): 26-38. |
[11] | 朱子民, 张锦芳, 常清, 周专, 张晓林. 大规模新能源接入弱同步支撑柔直系统的送端自适应VSG控制策略[J]. 中国电力, 2024, 57(5): 211-221. |
[12] | 王帅, 黄越辉, 聂元弘, 刘思扬. 基于生产模拟的受端电网新能源发展场景研究[J]. 中国电力, 2024, 57(5): 240-250. |
[13] | 叶小宁, 王彩霞, 李琼慧, 杨超. 国外新能源高占比电力系统电力供应保障措施及启示[J]. 中国电力, 2024, 57(4): 61-67. |
[14] | 周勤勇, 李根兆, 秦晓辉, 施浩波, 陈文静, 龚浩岳. 能源革命下的电力系统范式转换分析[J]. 中国电力, 2024, 57(3): 1-11. |
[15] | 刘志伟, 马悦, 沙志成, 邵云姝, 牛远方, 董晓明, 王成福. 考虑新能源多重相关性的柔性配电网分布鲁棒优化策略[J]. 中国电力, 2024, 57(12): 97-108. |
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