电力电量平衡

储能是支撑新型电力系统建设的重要技术和基础装备，对促进新能源消纳、保障电力供应、提升电网安全具有重要意义，主要在保障电力电量平衡、提高系统安全裕度、促进新能源高效利用方面发挥重要作用，是实现碳达峰碳中和目标的重要支撑。

西北风光资源丰富，近年来保持高速增长态势，新能源已成为西北电网第一大电源，使其成为国内新能源发展最快、占比最高的区域电网。目前，西北地区新能源发展已经取得了显著的成绩，但同时也面临着一些挑战，例如电力电量平衡由确定性向概率性转变、系统灵活性资源短缺而灵活调节需求大幅增加等。为此，中国能源研究会双碳产业合作分会在自然资源保护协会的支持下开展了《大力提升电力系统灵活性促进西北新能源高比例发展专题研究》，重点围绕如何大力提高电力系统灵活性，促进西北新能源高比例发展相关问题进行深入研究分析，形成政策建议，为西北地区能源转型、实现双碳目标提供有力支撑，为全国能源转型提供参考借鉴。

“十二五”期间，宁夏作为国家重要能源生产和供应基地战略性地位得到了进一步明确。宁东能源化工基地作为国家级重点开发区，将进一步建设发展成为国家重要的大型煤炭基地、“西电东送”火电基地、煤化工产业基地和循环经济示范基地。国家五大发电集团均已进入宁东基地。“十二五”期间宁厦电网新增网内常规电源装机1574万千瓦、风电机组180万千瓦、光伏35万千瓦，网内装机达到3300万千瓦；建成投运±660千伏银东直流和±800千伏灵绍直流，从西北电网接受水电容量达到200万干瓦打捆外送，外送电总容量达1160万千瓦。随着宁夏电力的全面发展建设，750、330和220千伏电网规模将快速增大，电网结构将更为复杂，同时，随着宁夏国民经济和社会快速发展以及高耗能产业的恢复，宁夏电网负荷将会出现较大幅度的增长，这对电网输电能力以及负荷接纳能力提出丁新的更高要求。电网将面临短路电流超标、安全稳定隐患、输供电可靠性、电网建设和运行的经济性等请多有待解决的问题和矛盾，因此对其电网结构的优化发展研究是十分必要的。对省级电网网架优化及电力电量平衡、有效降低电网短路水平、提高电网输电能力、实现电网安全稳定运行和可靠供电、节约走廊和场地资源、提升电网经济效益，具有十分重要的意义。

本报告挑选了山东、山西、福建、湖南、海南五个典型省份进行了煤电转型优化潜力和路径的研究。报告基于近中期各省电力供需形势，在考虑政府电力发展规划、电力电量平衡和各省非煤资源发展潜力的约束下，依托于煤电机组装机大小、服役年龄、供电煤耗等要素的评估分析，为不同省份煤电机组提供了转型优化发展路径，并量化了相关结果，提出了有针对性的政策建议。位于华东地区的山东是全国煤电装机第一大省，同时又是电力输入大省，冬夏“双高峰”保供压力较大，由于其机组总量大、自备电厂和小微电厂多，未来煤电装机结构具有较大的优化潜力；位于华北地区的山西同样是全国煤电装机大省，同时是传统的电力输出大省，为全国电力保供扮演着关键作用，今后还是华北地区重要的电力调峰基地；位于华东地区的福建电力结构以煤电为主，但近年来核电、海上风电发展迅猛，未来电力输出省的角色定位将愈加明显；位于华中地区的湖南是可再生能源装机占比超过50%、电力电量紧平衡的省份，未来是中国新增煤电主要的地区之一；位于华南地区的海南煤电装机较小，地方政府已明确提出禁止新增燃煤发电项目，未来将成为中国率先实现煤电完全退出的省份之一。

为科学全面评估虚拟电厂内部资源的贡献度，深度挖掘虚拟电厂内部资源潜力，激发虚拟电厂内部聚合资源，积极提升安全、可靠和经济性，助力源、网、荷、储一体化的发展，首先，充分考虑虚拟电厂内部资源在电网安全运行、电力电量平衡以及新能源消纳等方面的贡献，建立虚拟电厂内部资源“安全−可靠−经济”的综合贡献度指标评估体系；其次，构建基于模糊层次分析法–熵权法–逼近理想解排序法的虚拟电厂综合贡献度评估方法，分析虚拟电厂内部分布式能源资源贡献度最优选择策略，并将该方案进行灵敏度检验；最后，通过算例分析不同类型的分布式能源资源对虚拟电厂的综合贡献度及其灵敏度，确定虚拟电厂内部资源最优选择策略，为虚拟电厂内部资源配置提出参考性建议。

新型电力系统需要同时面对供需两端的巨大变化，风光出力的强随机性波动性和用电负荷的日益尖峰化都给电力电量平衡带来了巨大的挑战，传统的源、荷实时平衡模式难以为继。如何在更大的时间尺度和空间范围内，重新构建源、荷、储三者参与的非完全实时电力电量平衡模式，确保可靠的电力供应和灵活高效的高比例新能源消纳，是必须解决的核心问题之一

在未来高比例新能源渗透下，供需平衡不确定性逐步增加，需求响应是通过挖掘用户侧灵活性资源保障系统电力电量平衡的重要手段。在电力部门进行需求响应工作时，需要使用历史数据来初步评估负荷响应潜力，以便选择潜力高的用户并展开动员工作。面向表征工业用户用能特点的负荷台阶，对其进行了定义并给出了数学表达，进而提出了基于负荷台阶的工业需求响应用户优选方法。首先，构建了基于负荷台阶的工业用户多时间尺度需求响应潜力指标体系；然后，构建了需求响应用户优选模型，实现对不同用户响应潜力的初评估，并利用k-means算法和近邻传播算法进行群体划分，在不同时间尺度对用户进行优选；最后，基于水泥、造纸等4个行业的多个工业用户实际负荷数据进行算例分析，呈现了所提方法下工业需求响应的用户优选结果。

受新能源“无稳定电力、有基础电量”的发电特性影响，西北地区电力电量平衡特性呈现新形态，电网同时面临腰荷时段的新能源消纳压力及早晚高峰的保供压力。基于高比例新能源电网实际运行数据及历史统计数据，分析了西北地区电力电量平衡的风险特性，梳理了国内外电力系统面向区域供需平衡的关键技术及配套市场机制，立足西北地区源网荷发展态势，提出了兼顾电力可靠供应和新能源高效消纳的西北电网电力电量平衡措施与建议。

一是电力电量平衡问题成为制约点。风电、光伏等可再生能源受季节、气象等自然条件影响，具有典型的间歇性、随机性和波动性。随着电气化程度越来越高，新型用能设备广泛接入电力系统，更多的高峰负荷对电网产生冲击，电力的不稳定性增加。

随着全国各地电力交易市场日益活跃、电力交易种类和数量日益丰富，如何处理电力交易数据、应对新的市场环境下可能存在的各种风险与危害是电力市场发展的重要问题。随着我国电网的快速发展，如何确保在电力电量平衡、电网安全稳定运行的基本前提下，精细化地开展电力交易，全面提升电网运行的经济性、节能性，提高电网运行的综合效益，将成为未来电力交易工作的新目标。本研究项目旨在进行适应中国特色的全国统一电力市场建设与发展路径研究。