电力系统灵活性

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。

随着风电、光伏等新能源接入比例的不断提高，源荷不确定性增强扩大了电力系统的运行灵活性需求。为准确量化电力系统的灵活性需求，制定兼顾灵活性与经济性的优化方案，提出了一种基于多面体不确定集合的电力系统灵活性量化评估方法。首先，采用多面体不确定集合量化多个光伏电站出力的波动性、不确定性及相关性特征，进而分析净负荷波动区间，构建电力系统灵活性需求量化模型。其次，基于仿射策略建立考虑灵活性需求的仿射可调鲁棒优化模型，并将所建立的鲁棒优化模型转化为混合整数线性规划模型进行求解。最后，基于6节点系统与IEEE 57系统，在不同不确定性场景下对比所提模型的优化结果，验证了该方法在系统的灵活性需求量化评估的有效性。

在构建新型电力系统的两个阶段，我国的工作重点都将围绕推动煤电的优化与退出、综合施策提升电力系统灵活性、强化分布式能源与微电网的发展格局、大力发展电制衍生品技术和新一代发电与供热技术，以及促进循环经济和“新能源+”的发展上。但两个阶段的侧重点有所不同，在1.0阶段，更多的是侧重调整煤电的发展方向和解决电力系统灵活性不足的问题，以满足大规模新能源并网消纳需求，加速电力行业自身的脱碳进程。在2.0阶段，更多的是侧重全新的技术、生产与消费方式、商业模式的发展与推广，以及电力行业与其他行业的深度融合等，以发挥电力行业的基础性地位，带动工业、交通、建筑等各个部门的低碳可持续发展。为保障新型电力系统的建设，我国需建立现代化的能源管理体系，持续提升政府部门的行政治理水平；需构建高效运转的电力批发市场和多样化的电力零售市场，保障新能源渗透率不断提升的电力系统运行的安全性、可靠性和经济性；需高度重视科技研发与创新，推进关键能源技术取得突破；需完善碳市场和可再生能源消纳责任制，以市场化的手段倒逼煤电的转型与退出，提升新能源项目的经济性；需大力推动公正转型和加强宣传教育，以促进经济社会的包容性发展，调动一切积极因素，探寻构建新型电力系统的最佳实践和最优之路。

总而言之，新型电力系统在发展过程中维持功率平衡的压力日益增大，满足日益增长的灵活性需求已然上升成为新型电力系统发展过程中所直接面临的主要矛盾之一。因此，我们认为有必要归纳、整理并重新审视当前工业界、学术界对电力系统灵活性的研究和讨论，筛选并归纳出适合指导电力系统发展、规划的灵活性指标体系，为中国电力系统的安全、高效、低碳发展提供参考。

可再生能源发电具有波动性和随机性，高比例可再生能源的接入给电力系统的灵活性带来挑战。为此，提出一种基于概率最优潮流的电力系统灵活性量化评估方法。首先，构建电力系统灵活性资源模型。采用k-means聚类方法处理历史数据以生成场景，基于马尔可夫链模型和Copula函数构建考虑时间相关性的风电、光伏出力及负荷波动概率模型。其次，将经济成本与系统灵活性关联，在考虑系统灵活性裕度期望、缺额期望和不足概率的基础上，建立计及运行经济性的量化评估指标。第三，构建含灵活性资源的概率最优潮流模型，采用蒙特卡罗模拟方法和基于跟踪中心轨迹内点法估计系统状态和评估指标。以IEEE RTS-24系统为算例进行分析，结果表明合理配置可再生能源和储能装置有助于提升系统灵活性和运行经济性。

本报告结合各项宏观经济指标变化趋势，合理预测"#"'3"#$1年电气化推动下的全社会用电需求。以满足不同电气化进程下电力需求为前提，设置多种组合情景较全面地概括了未来电力低碳转型可能面临的情况，对电力低碳转型的不确定性进行分析，讨论电力系统碳达峰路径和时间。通过对比碳达峰典型路径，选择出满足非化石能源规划目标的碳达峰推荐方案，以此为基础研究新能源高比例发展路径、非煤大型可控电源多元发展路径、煤电转型路径、电力系统灵活性多元提升路径，在此基础上提出了保障电力部门碳达峰的政策机制改革.施工图/。将研究时间范围覆盖到"#$1年，一是因为"#$1年是我国实现两个百年发展目标的关键时间节点；二是因为国家业已明确的双碳战略构想中，"#$1年要在"#$#年前实现达峰的基础上实现碳排放量的明显下降；三是"#$1年前电力行业碳峰值及降低趋势所隐含的深层意义在于，可为其他行业提供转型动力和排放空间，对冲碳中和长期减排风险。因此，覆盖到"#$1年可确保研究结论的可靠性、客观性和深远性。

针对现有灵活性指标形式主要集中于低阶统计量，仅能反映系统灵活性的平均水平与集中程度，而忽视了灵活性的高阶特征这一问题，引入投资组合高阶矩分析理论对电力系统灵活性进行刻画，以揭示系统灵活性的调节潜力与风险。首先，通过分析投资组合的均值-方差-偏度-峰度模型(mean-variance-skewness-kurtosis model, MVSK Model)，给出了灵活性单元组合的定义，基于多元Copula函数构建考虑空间相关性的灵活性单元概率模型。其次，基于灵活性单元组合的各阶矩建立灵活性评估指标，并给出基于核密度估计与蒙特卡洛模拟的指标计算方法。最后，通过FTS-213测试系统与德国某电网的历史数据对所提指标进行了测算和验证。算例表明所提指标能够反映系统灵活性调节能力的平均水平、稳定程度、潜力与风险，且能量化评估灵活性资源种类与投建地区对系统灵活性的影响，为后续的灵活性资源规划提供理论支持。

在新能源大规模接入电力系统的背景下，电网侧储能作为一种灵活资源可以支撑电力系统运行。评估储能应用价值是进行储能容量配置的必要准备工作。文中首先定义3个评估指标，体现出储能对新能源消纳、电力系统灵活性和系统调度经济性的价值；然后基于多参数混合整数线性规划理论，提出一种储能容量价值评估方法，并应用到所提评估指标中，每个评估指标都能得到以储能功率容量和能量容量为参数的分段线性函数；最后使用东北电网数据仿真验证所提模型和方法。结果显示所提方法可以解析刻画储能容量对其应用价值的影响，并将结果进行可视化展示;解析表达式中包含的灵敏度信息揭示了储能容量价值的关键瓶颈参数，并可为不同应用场景储能容量配置提供参考。

为做好2023年迎峰度夏期间电力需求响应工作，通过经济激励为主的措施，引导电力用户根据电力系统运行的需求自愿调整用电行为，实现削峰填谷，提高电力系统灵活性，保障电力系统安全稳定运行。6月9日，海南省发改委印发了《海南省2023年电力需求响应实施方案（试行）》（以下简称“方案”），标志着海南省电力需求响应正式迈向市场化。

“一纸令下要求用户有序用电，严格意义上不能称之为‘需求侧响应’”“需求侧响应资源是提升系统灵活性的‘宝藏’”“需求侧响应还未被激活，大有发展空间”……不少业内人士近日向记者坦言，降碳目标下，加快推进需求侧管理，提升电力系统灵活性和运行效率已是大势所趋。