【专栏推荐】新能源电力系统源网荷储协调运行技术专栏

编者按：近年来，我国以风电和光伏发电为代表的新能源发展迅猛。以新能源为主导电源的新能源电力系统正在逐步形成。受天气等自然因素的影响，新能源发电具有间歇性和波动性的特点，且其通过电力电子设备并网，与传统的水电、火电发电性能差异较大。随着新能源发电渗透率持续提升，电力系统安全与经济运行面临重大挑战，新能源电力系统源网荷储协调运行技术亟待发展。为了保障高比例新能源发电接入电网的安全稳定运行，提升新能源发电利用率，国内外学者针对新能源功率预测、优化调度、运行控制等技术展开了广泛而深入的研究。为了展示新能源电力系统源网荷储协调运行技术领域的最新进展和发展趋势，共享最新学术和技术成果，《中国电力》编辑部特邀中国电力科学研究院黄越辉教授级高工和浙江大学万灿研究员/博导担任特约主编，主持“新能源电力系统源网荷储协调运行技术”专栏。专栏分别于2020年3期和10期刊出，共计9篇文章。本期公众号将专栏文章进行汇编，以飨读者！

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2020年第3期

01

作者：崔杨, 陈正洪, 许沛华

单位：湖北省气象服务中心；湖北省气象能源技术开发中心

摘要：针对区域风、光电站群的功率预测，由于各站建站时间不同、单站预报精度残次不齐，导致传统的单站功率累加法预测精度和运行效率不高的问题，采用基于机器学习的二分K均值聚类算法分别对区域内的风电场和光伏电站群进行合理划分，结合区域内各电站历史功率数据及区域总历史功率数据的相关性，选取出各区域的代表电站。在对数值预报要素进行优化订正后，采用BP神经网络法建立基于风电场和光伏电站集群划分的短期功率预测框架模型。结果表明：采用该方法的集群式风电和光伏短期功率预测准确率高于或接近于传统单站累加的预测精度，且该方法在保证预测精度的同时，能够显著提高建模效率。

作者：赵书强, 陈佳君, 李志伟, 董凌

单位：新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)；国网青海省电力公司调度中心

摘要：为协调各机组月度合约电量的完成，研究并建立包含风、光、梯级水电和火电的多源混合电力系统周优化调度模型，提出含月合约电量分解、周优化调度和日前优化调度的滚动协调调度模式，分析影响周优化调度的来水因素和滚动模式因素。算例结果表明，在蓄水期来水较丰时，引入周优化调度可以合理分配梯级水电站的水资源，提高梯级水电站综合运行效益，协调各机组月度合约电量的完成。

作者：杨春波, 王晶晶, 康鹏, 曾琳枫, 郑峰

单位：国网安徽省电力有限公司池州供电公司；国网节能服务有限公司；福州大学 电气工程自动化学院

摘要：针对两级光伏发电系统在电网电压跌落时，易出现并网逆变器直流侧过电压和交流侧过电流的问题，提出一种基于混合型算法的光伏发电系统低电压穿越（low voltage ride through，LVRT）控制策略。首先，该策略通过模型电流预测控制，使逆变器并网电流在对称与不对称故障情况下均可快速跟随参考指令，且输出设定的对称电流，解决交流侧过电流问题。其次，基于并网点（point of common coupling，PCC）电压的跌落程度及自适应非最大功率跟踪（non maximum power point tracking，Non-MPPT）算法，调节前级Boost变换器占空比，进而降低光伏阵列输出功率，抑制故障过程中并网逆变器交、直两侧功率失衡而导致的直流侧母线过电压，并通过引入直流电压反馈项，消除不对称故障时直流电压二次谐波分量。最后，通过Matlab/Simulink仿真系统，验证所提控制算法的正确性与有效性。

作者：王胜利, 许刚

单位：华北电力大学 电气与电子工程学院；国网新疆电力有限公司

摘要：特高压近区的新能源汇集区域中，广泛使用的电力电子设备容易产生大量次同步谐波，引发电力系统次同步振荡现象。以新疆哈密±800 kV特高压近区的风电集中接入地区次同步案例为切入点，开展振荡特征和振荡关联因素分析，提出次同步振荡监测、控制、抑制3项措施。经实际应用表明，监测及控制系统可有效监控振荡发生，并抑制直流近区风电汇集区域的次同步振荡发生，提高电网的运行可靠性。

2020年第12期

01

作者：华光辉, 胡伟, 荆江平, 吴奕, 沙洲, 陈卫东, 许晓慧

单位：新能源与储能运行控制国家重点实验室（中国电力科学研究院有限公司）；国网江苏省电力有限公司

摘要：综合能源系统是能源互联网的重要组成部分和社会能源的主要承载形式，是新一轮能源转型和能源变革的重要发展方向。区域综合能源协调控制系统作为电网调度系统的延伸和拓展，对区域内相关能源设备进行多能流的精益化泛在调度控制。结合综合能源系统的三层架构，分析区域综合能源系统在其中的重要作用，提出区域综合能源协调控制系统的拓扑关系及硬件和软件结构，研究系统平台服务、基础应用和高级应用功能设计需求，开发区域综合能源协调控制系统软件，在苏州同里新能源小镇综合能源示范区开展试验验证和示范运行，并将进一步推广应用。

02

考虑综合需求响应不确定性的电-气综合能源系统优化运行

作者：罗金满, 赵善龙, 封祐钧, 刘卓贤, 董文杰, 杨艳红

单位：广东电网有限责任公司 东莞供电局；东方电子股份有限公司；中国科学院 电工研究所

摘要：为有效分析综合需求响应（integrated demand response，IDR）不确定性给系统安全稳定运行带来的影响，以电-气综合能源系统（integrated electricity-gas system，IEGS）为例，提出一种考虑IDR不确定性的IEGS优化运行模型。首先，根据基于能源价格的IDR项目实施特点，分析出IDR中的模糊性和概率性变量，建立相应的IDR不确定性模型；然后，以点估计法计算系统概率能量流，并将其计算结果作为机会约束，使在最小化IEGS运行成本的同时，保证系统运行的安全性。最后，以改进的IEEE-33节点电力系统和比利时20节点天然气系统构成的IEGS为例，验证所提模型和方法的有效性，并评估不确定性环境下系统的风电消纳能力。

03

面向弃风消纳的电储能-热电分级协调优化方法

作者：杨玉龙, 李湃, 黄越辉, 王桂林, 周义刚

单位：东北电力大学 电气工程学院；新能源与储能运行控制国家重点实验室（中国电力科学研究院有限公司）；国网天津市电力公司电力科学研究院

摘要：中国北方地区存在高比例的热电联产机组，受冬季采暖负荷制约，调节能力有限，引发冬季弃风问题，增加电储能和储热设备是提高热电联产机组调节能力的重要手段。研究在电力辅助服务市场环境下的热电联产机组与电储能、储热设备的协调优化运行方法，分别建立以电储能设备和热电联产机组调峰效益最大和蓄热效益最大为目标，考虑弃风最大化消纳、系统供热需求以及热电联产机组、电储能和储热设备运行约束的分级协调优化模型。系统仿真测试表明：所提方法能够协调优化电储能和储热装置的运行，充分利用储热设备的多日调节能力，提高系统在电力市场中的运行收益，有效减少弃风。研究结果对解决当前电力市场环境下北方地区的冬季弃风问题具有一定价值。

04

作者：高雷, 苏辛一, 刘世宇

单位：电力规划设计总院

摘要：随着电力系统中新能源比例的逐步提升，电力系统调节能力全面趋紧，若要实现新能源的全额消纳，不但要占用大量的调峰资源，降低电力系统的安全性和经济性，还将阻碍电力系统清洁低碳转型的步伐。从全社会综合用电成本的角度出发，结合可再生能源消纳责任权重目标的实现，提出一种综合考虑新能源开发成本和系统消纳成本的新能源合理弃电率计算方法，并通过仿真分析研究各省区目标配额要求下的新能源合理弃电率，系统研究合理弃电率的影响因素，为各地区高比例新能源电力系统规划运行提供参考。

05

作者：刘永前, 梁超, 阎洁, 张静

单位：华北电力大学 新能源电力系统国家重点实验室；国电科技环保集团股份有限公司

摘要：储能是解决大规模可再生能源并网问题的重要手段，然而，储能系统的投资成本高、运维损耗大，且不同类型储能系统的技术经济参数存在差异。因此，研究不同类型储能系统的混合优化配置及其经济性具有十分重要的意义。提出风光电站内容量型和功率型储能系统混合配置优化方法，以储能系统全生命周期净收益最大为目标，采用遗传算法进行求解；以张家口地区风光电站实际运行数据和当前3种主流储能电池实际参数为例，分析不同敏感性因素对储能系统选型及容量配置的影响。算例结果表明：容量型储能系统的经济性对电池价格变化更为敏感；液流电池及超级电容混合配置的经济性最佳。

引文信息

崔杨, 陈正洪, 许沛华. 基于机器学习的集群式风光一体短期功率预测技术[J]. 中国电力, 2020, 53(3): 1-7.

CUI Yang, CHEN Zhenghong, XU Peihua. Short-term power prediction for wind farm and solar plant clusters based on machine learning method[J]. Electric Power, 2020, 53(3): 1-7. 

赵书强, 陈佳君, 李志伟, 等. 含可再生能源的电力系统周优化运行策略[J]. 中国电力, 2020, 53(3): 8-17, 51.

ZHAO Shuqiang, CHEN Jiajun, LI Zhiwei, et al. An optimal weekly operation strategy for power systems with renewable energy[J]. Electric Power, 2020, 53(3): 8-17, 51.

杨春波, 王晶晶, 康鹏, 等. 基于混合型算法的光伏发电系统低电压穿越控制策略[J]. 中国电力, 2020, 53(3): 18-27, 58.

YANG Chunbo, WANG Jingjing, KANG Peng, et al. Research on lvrt control strategy of photovoltaic system based on hybrid control algorithm[J]. Electric Power, 2020, 53(3): 18-27, 58.

王胜利, 许刚. 特高压近区风电汇集地区次同步振荡特征及防控措施[J]. 中国电力, 2020, 53(3): 28-34, 65.

WANG Shengli, XU Gang. Subsynchronous oscillation features and control measures for wind power influx area near hvdc[J]. Electric Power, 2020, 53(3): 28-34, 65.

华光辉, 胡伟, 荆江平, 等. 区域综合能源协调控制技术[J]. 中国电力, 2020, 53(12): 110-118.

HUA Guanghui, HU Wei, JING Jiangping, et al. Coordinated control technology for regional integrated energy[J]. Electric Power, 2020, 53(12): 110-118.

罗金满, 赵善龙, 封祐钧, 等. 考虑综合需求响应不确定性的电-气综合能源系统优化运行[J]. 中国电力, 2020, 53(12): 119-126.

LUO Jinman, ZHAO Shanlong, FENG Youjun, et al. Optimal operation of integrated electricity-gas system considering uncertainty of integrated demand response[J]. Electric Power, 2020, 53(12): 119-126.

杨玉龙, 李湃, 黄越辉, 等. 面向弃风消纳的电储能-热电分级协调优化方法[J]. 中国电力, 2020, 53(12): 127-135.

YANG Yulong, LI Pai, HUANG Yuehui, et al. Method on hierarchical coordinated optimization of electrical energy storage and thermoelectric power for accommodation of curtailed wind power[J]. Electric Power, 2020, 53(12): 127-135.

高雷, 苏辛一, 刘世宇. 可再生能源消纳责任权重下的新能源合理弃电率研究[J]. 中国电力, 2020, 53(12): 136-142.

GAO Lei, SU Xinyi, LIU Shiyu. Study on reasonable curtailment rate of renewables under certain renewable energy consumption quota obligation[J]. Electric Power, 2020, 53(12): 136-142.

刘永前, 梁超, 阎洁, 等. 风-光电站中储能系统混合最优配置及其经济性研究[J]. 中国电力, 2020, 53(12): 143-150.

LIU Yongqian, LIANG Chao, YAN Jie, et al. Optimal configuration and economic study of hybrid energy storage system in wind and solar power plants[J]. Electric Power, 2020, 53(12): 143-150.

专栏特约主编简介——黄越辉

黄越辉，湖南望城人，教授级高级工程师，中国电力科学研究院新能源研究中心室主任，中国电力优秀青年工程师、国家电网有限公司优秀专家人才。2008年获香港理工大学博士学位。主要研究方向为新能源并网调度运行、新能源电力系统生产模拟、新能源优化布局等。作为负责人主持国家/省部级课题3项、国家电网公司科技项目8项。主持研发了"新能源监测与调度系统"、"新能源生产模拟软件（REPS）"等，推广应用至20多个电网。获国家科技进步二等奖2次，省部级科技奖励8次。获授权专利15项，编制国家/行业/企业标准11项，出版专著5部，发表论文50余篇，培养研究生7名。

专栏特约主编简介——万灿

万灿，浙江大学大学电气工程学院研究员、博士生导师，中国科协“青年人才托举工程”入选者、中国电力优秀青年科技人才、浙江大学“百人计划”引进人才。2015年于香港理工大学获电气工程博士学位，清华大学电机系电力系统国家重点实验室博士后，曾在香港理工大学、香港城市大学、丹麦科技大学、美国阿贡国家实验室工作/访问。主要研究方向为可再生能源预测与消纳、综合能源系统与主动配电网、人工智能及其电力系统应用。

 往期回顾 

编辑：杨彪

审核：方彤

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