电源规划

随着高比例新能源新型电力系统的灵活性需求增加，制定灵活性资源市场运营机制实时平衡大规模新能源出力波动性和不确定性十分重要。为此，文中提出一种基于按需比例分配机制的风光火氢协同规划方法。首先，制定风/光场站和氢储能系统的三阶段协调运行策略，根据按需比例分配机制进行风/光场站间功率交易，协调风电场和光伏电站的收益和支出，由火电和氢储能系统提供运行灵活性，采用固定利润比例模型保证氢储能系统的收益稳定性；然后，综合考虑投资决策和运行模拟，将功率交易成本和灵活性资源调节成本纳入优化目标，建立以风光为主体电源，以火电和氢储能为辅助电源的多时间尺度协调规划模型；最后，以中国东北某省级电网为算例进行分析。结果表明，采用文中所提方法进行电源规划可以兼顾经济性和环保性，降低灵活性资源需求和投资成本，提高风/光场站的功率利用率。

在“双碳”目标的背景下，大力发展以风光为代表的新能源，构建适应新能源大规模发展的新型电力系统已成为我国能源转型的必然路径。然而，在电力负荷高峰时期，新能源往往处于较低的出力水平，难以对系统提供可靠的支撑，而储能具有双向快速灵活调节能力，能够为系统提供电量、容量和安全支撑服务，但储能是容量有限型资源，所以准确评估储能对于系统充裕性的贡献变得越来越重要。为此，文中概述储能容量价值评估框架，基于等可靠容量比例概念，提出一种考虑边际值的可信容量定义表征储能的容量价值，给出储能可信容量的具体计算方法；建立考虑碳交易市场和可再生能源配额制的电源规划模型进行市场模拟，分析引入不同低碳政策对储能可信容量的影响。算例结果表明，储能可信容量在不同程度上受到碳交易市场和可再生能源配额制的影响。

现有电能量市场已较好解决了最优化运行问题，引入绿色、安全等多元目标的最优化规划需要机制创新从最小化改革成本考虑，改革现有中长期电源规划引导机制，也即改革容量市场是更优选择。

在电力系统规划与运行的安全稳定计算中，一般选择对安全稳定最不利的运行方式进行校验，但随着新能源渗透率的增加，电网越发复杂多变，人工选择场景主观性较强，针对此问题，提出了一种基于快速凸包算法的极端运行方式提取，从而满足场景选取进行安全校核需求。从电源规划、发输电协调规划两个角度，考虑发电充裕性、火电爬坡需求、网络传输安全3个方面，分析影响规划的极端运行方式；基于凸包算法分别从上述3个方面构建坐标系进行极端运行方式提取；采用中国西北地区电网为算例进行极端运行方式提取，并与基于K-means算法的极端场景提取做对比，结果表明：所提方法能为场景选取提供有效数据支撑，满足电网规划要求。

在逐步实现碳达峰碳中和目标的过程中，新能源是必不可少的力量。《政府工作报告》强调，推进大型风光电基地及其配套调节性电源规划建设，提升电网对可再生能源发电的消纳能力。本刊记者围绕大型风电、光伏基地建设等方面采访了中国电科院院士王伟胜。

电力自被发现的那一刻，以来就成为生活的主要能源,在各个领域都有广泛的应用。科学合理的电力系统规划是电力系统安全、可靠、经济运行的前提。在当前国家经济和社会发展背景下，要实现科学合理的电力系统规划，迫切需要解决包括电力负荷预测、电源规划、电网规划及调度自动化规划等多个领域的众多实际课题。电力自从被人类发现以后，就广泛的应用在我们的生活中，给我们带来很多的便利，电是现代文明高速前进的动力源泉。电自被人类应用以来，就已经成为我们生活的主要能源，如果我们人类没有发现电的话，我想现在存的一些东西也应用不了，比方说我们办公用的电脑、手机、电灯等好多需要用到电的现代高科技东西。电应用在我们生活的各个角落。电力工作的发展水平直接影响到我们国家国民经济的发展，作为电力工程工作的重要部分，合理的系统规划是电力系统可靠、安全和经济远行的前提。本文主要是探讨如何开展电力系统规划设计。

合理利用新能源出力互补性可平抑其出力波动性，在新能源规划中考虑互补性可令新能源规划布局更为合理。基于此，文中考虑新能源出力互补性，研究计及源-荷匹配的新能源系统优化规划方法，利用新能源总出力与负荷的正相关特性，保持新能源总出力与负荷的动态平衡。首先，基于源-荷匹配思想，提出描述新能源出力与负荷贴近程度的均衡度指标以及描述新能源出力与基准负荷一致程度的一致性指标。然后，建立计及源-荷匹配的多区域新能源系统优化规划模型，并通过引入新能源出力与负荷匹配均衡度约束来保证两者变化特性一致。最后，以我国北方4个区域的电网为例进行算例分析。研究结果表明，计及源-荷匹配的新能源系统优化规划可以综合考虑新能源消纳率和渗透率，为考虑新能源出力互补性的新能源规划布局提供解决方案。

本项目属电气工程学科，涉及电网规划、软件工程等专业，历时8年，产学研用协同攻关完成。 国内外现有的电力系统规划技术主要针对火电等可调节电源为主的电力系统，无法适应具有出力不确定性的风光新能源规模化发展的新形势。本项目针对上述问题，攻克了新能源出力曲线科学模拟与电力平衡能力科学评估、电网风险场景科学辨识难题，具体包括：1）针对未来长达数十年待建新能源场站年8760小时出力曲线模拟难题，提出了多风电场功率曲线时-空关联特征挖掘和统计建模方法，以及数据驱动与物理模型相结合的光伏功率曲线预测模型，能够更科学表征新能源出力统计特征。2）针对当前电力电量平衡方法无法科学评估新能源发电出力而对其进行忽略或简化的问题，提出了基于新能源功率分位数的概率化电力电量平衡方法，实现对风光发电能力的科学评估和源荷协调能力的充分挖掘，解决了高比例新能源电力系统电力电量平衡难题；3）针对现有电源规划方法无法适应高比例新能源、规模化电动汽车、灵活互动负荷等新要素的发展要求，构建了源荷储互动及多时间尺度运行协调的电源优化方法，实现了灵活性资源需求的科学评估，发展了电源优化技术；4）针对传统的基于典型运行场景的潮流校核方法不能充分辨识电网稳态风险的问题，建立基于全景时序潮流和极端场景概率潮流相结合的潮流校核方法，实现了电网稳态风险全景辨识，创新了大电网风险辨识技术。 项目解决了高比例新能源电力系统规划关键技术难题，并开发软件平台，已在10家规划设计单位推广应用，2017年至2019年，共计新增销售额4588.06万元，新增利润1066.27万元。项目授权专利44项、软著2项，发表SCI/EI论文33篇，发布标准2项。经国内外查新及中国电机工程学会组织成果鉴定，鉴定专家一致认为，项目为解决高比例可再生能源电力系统规划中面临的风电光伏出力模拟、概率化电力电量平衡、源网荷储互动的电源规划、规划方案风险辨识等技术难题提供了新的技术解决方案，对我国电力系统科学化建设提供了有力支撑，成果达到国际领先水平。

提高电源规划中对不确定性参数的处理能力。 方法 提出了一种碳交易条件下基于基数约束不确定集的鲁棒电源规划模型。通过构建基数约束不确定情景集，并引入“不确定性预算”的概念定义最好、最坏情景，以减少不确定性的程度。基于对偶理论将具有max-min-max三层规划结构的鲁棒模型转化为等价的混合整数线性规划，使用GAMS软件中的BARON求解器进行求解。 结果 碳交易成本能够促使更低的火电发电比例和更高的新能源发电比例。当不确定性预算越大时，目标函数值越低，决策风格越保守。 结论 碳交易条件下基于鲁棒优化的电源规划策略能够提高对不确定性参数的处理能力，规划结果具有鲁棒性和可行性，可在信息不确定的情况下为决策者提供决策支持。