【精彩论文】含虚拟储能的新能源高渗透电网深度调峰备用决策模型

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薛晨，任景，张小东

国家电网公司西北分部

引文信息

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.

研究背景

近年来，西北地区新能源呈现爆发式增长，装机容量增长46倍，达9222万千瓦时，年均增速近50%，装机占比超过1/3，成为全国首个新能源渗透率突破100%的区域，电网调峰面临巨大挑战，成为制约西北电网发展的最重要因素。针对出现的上、下调峰能力不足的问题，国网西北分部先期从跨省互济、建立机组灵活性改造的市场激励机制、固定交易的新能源替代模式等方面进行尝试，在总结问题经验的基础上，提出了一种新模式——虚拟储能。针对大规模清洁能源消纳新模式的实践和后期发展，本文提出了一些思考。

论文所解决的问题及意义

基于西北地区电网新能源大规模并网的实际运行状况，针对新能源消纳困难、系统备用不足、火电调峰等问题，本文依托火电机组深度调峰能力、考虑常规能源、用户侧需求响应，构建电网调峰备用决策模型，主要优势有：

（1）构建火电深度调峰的阶梯补偿机制，提高火电机组参与调峰的积极性，合理平衡不同机组间调峰经济性；

（2）基于虚拟储能平衡电网供需需求，通过能源需求的管理和引导，增加电网备用容量空间；

（3）模型综合考虑发电侧正/负备用容量成本、弃风/弃光损失成本、负荷损失成本，充分调动发电侧与用户需求侧的协调优化积极性，保证系统调峰备用的同时提高运行经济性。

图1 备用决策交易体系

论文重点内容

随着新能源并网容量的快速增长，新能源消纳需求与反调峰特性的矛盾成为电网运行面临的峻挑战，受火电机组最小技术出力及运行特性制约，以及与新能源大规模并网消纳需求的矛盾影响，峰谷负荷时系统正负备用量的矛盾日益突出。因此，针对高渗透新能源电网调峰备用容量决策模型的研究迫在眉睫。

图2 火电机组不同开机容量下系统备用情况

现有电网运行方式中，常规有效调峰手段有限，针对系统中柔性负荷、储能等“虚拟储能”用户的用电行为的有序引导能有效提升峰、谷负荷时段系统备用容量空间，其柔性调整能力也能动态匹配新能源出力波动，提高全网对新能源的消纳能力。基于此，提出以新能源消纳为核心，考虑火电机组深度调峰、储能、跨区备用、柔性负荷响应特性，构建虚拟储能、火电深度调峰共同参与的区域电网调峰备用决策模型。

 首先，风光等新能源出力与环境因素密切相关，具有强随机性与不可控性，大规模新能源并网，对系统运行及旋转备用需求都产生较大影响，考虑新能源出力偏差、不确定性影响系统备用的应适性，建立基于新能源出力不确定度、预测偏差概率的新能源出力预测模型，以提高新能源参与系统备用决策体系的准确度。

  此外，虚拟储能指利用其他装置或调度策略平衡电网功率供需需求的新思路，通过能源需求的管理和引导，增加电网备用容量的空间。因此，针对用户侧柔性负荷种类丰富、占比高，其行方式灵活、可控性强、具有较强的价格引导性等特点，负荷高峰时，通过补偿价格减少柔性负荷用电，负荷低谷时，通过低电价引导增加柔性负荷用电，使得用户侧柔性负荷表现出储能的“充放电”特性，来有效缓解高峰系统备用不足、新能源消纳等多类问题。

 因此，为应对高渗透新能源并网不确定性对电网运行备用提出的挑战，对调度运行的一系列风险，减少火电机组频繁启停的安全性问题，本文在综合考虑发电侧正负备用容量成本、弃风弃光损失成本以及负荷损失成本的基础上，提出了综合考虑用户侧虚拟储能、火电深度调峰以及新能源共同参与的调峰备用决策模型，综合考虑新能源消纳要求与备用成本因素，通过构建供、用电多方参与的备用交易市场，获取系统运行备用方案。

图3 调峰备用决策机制

研究结论

针对新能源高渗透并网的消纳需求和现有系统的运行特点，利用需求响应与虚拟储能参与调峰补偿，充分调动用户侧资源促进新能源消纳，同时利用经济性手段提高常规能源调峰积极性，为新能源争取更大消纳空间提供参考。

主要作者介绍

第一作者：薛晨，女，通信作者，高级工程师，从事调度计划和新能源消纳管理。

E-mail：[e-mail]。

第二作者：任景，女，硕士，高级工程师，从事调度计划和新能源消纳管理。

团队介绍

西北虚拟储能模式研究小组依托国网西北分部大规模新能源智能管控与市场机制创新工作室组建，旨在研究自备企业虚拟储能机制，构建以虚拟储能为特点的西北电力调峰辅助市场，全力消纳清洁能源，确保电网安全稳定运行和电力有序供应。

 往期回顾 

编辑：杨彪

审核：蒋东方

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