特约主编寄语 | “双碳目标下的新能源并网消纳关键技术”专栏

主编寄语

     近年来，在国家相关政策的鼓励引导下，中国新能源产业发展迅猛。截至2021年底，中国风电装机容量达到3.3亿kW，光伏发电装机达到3.1亿kW，占全球风光装机的比重均超过1/3，均居世界首位。2022年1月29日，国家发展改革委、国家能源局印发了《“十四五”现代能源体系规划》，进一步强调了新能源在现代能源体系的核心地位。为构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系，构建适应新能源占比逐渐提高的新型电力系统，助力“双碳”目标实现，亟须深入研究探讨新能源并网消纳关键技术，为新能源更好更快发展贡献智慧。

《中国电力》针对这一研究热点，组织了“双碳目标下的新能源并网消纳关键技术”专栏，我们非常荣幸地受邀担任该专栏的特约主编。此次专题征稿得到了专家学者的大力支持与积极响应。经审稿专家认真评阅，本期刊出5篇文章。
针对综合能源系统规划问题，上海交通大学的孙子茹、艾芊等提出了考虑碳流及氢能的多能耦合综合能源系统框架，提出了适应系统年度规划的期货式碳交易机制，建立了以系统改造升级成本、运行成本、碳成本以及惩罚成本综合最优为目标的综合能源系统年度规划模型，通过算例分析验证了所提方法的有效性。
针对乡村多能源系统规划问题，国网山东省电力公司的李民等基于乡村的资源优势，建立了多种类废物处理及能源供给模型；根据乡村多元产业的用能特性，建立了乡村多元产业数学模型，提出了一种考虑乡村多元产业协调的综合能源系统规划模型。
针对风电场运行问题，西南石油大学的李茜等从供给侧和负荷侧分析风电场站并网时的灵活性资源及灵活性需求，基于风电机组的运行特性对其进行灵活性分类，建立分类机组的等效虚拟电源运行模型，构建面向提供系统灵活性的风电场内机组优化运行模型，提出了一种面向提供系统灵活性的风电场内机组优化运行方法，通过算例分析验证了所提方法的正确性与有效性。
针对新能源系统容量配置问题，西安建筑科技大学的赵安军等从用户经济效益的角度出发，构建了以系统年均用能成本最小和自发自用率最大为目标的优化配置模型，结合市场电价机制及电动汽车的使用需求制定了新能源系统综合运营模式，提出一种将电动汽车用作储能装置且考虑用户出行需求的农村家庭新能源系统全寿命周期优化配置方法。
针对分布式光伏消纳能力评估问题，国网冀北电力有限公司电力科学研究院的陈璨等应用二分法快速计算分布式光伏在随机场景下满足节点电压约束的最大渗透率，综合考虑日均电压偏移率、日均电压上限安全裕度等指标，筛选分布式光伏消纳方案，提出了基于分布式光伏最大渗透率快速计算及不同消纳方案综合择优的消纳能力评估方法。
衷心感谢众多专家学者的大力支持，感谢各评审专家的认真审阅，感谢《中国电力》编辑部所做的大量而细致的工作，保证了专栏的高质量出版。本专栏希望通过广大科研工作者对最新研究进展与未来发展方向的深入探讨，为共同促进电力系统新能源消纳能力的提升提供有益的思路。

特约主编

艾芊，上海交通大学电气系长聘教授，博士生导师，IEEE高级会员，电机工程学会和自动化学会能源互联网专委会委员。主要研究方向包括可再生能源发电、微电网运行和控制等，先后主持或参与了可再生能源相关科研项目数十项，在多微网分层调控、微电网规划设计等方面取得了一系列创新性科技成果，发表课题论文300余篇，其中SCI/EI论文160篇，授权发明专利13项，出版编著和专著7部。

杨知方，重庆大学“百人计划”研究员，博士生导师。于清华大学获得工学学士、工学博士学位，2018年3月起在重庆大学任教，2019年7月任电气工程学院院长助理。主要研究方向包括电力系统优化、电力市场等。以第一/通讯作者身份发表IEEE Transactions汇刊论文20余篇。主持国家自然科学基金青年项目、国家自然科学基金重点项目课题、国网总部科技项目等多项课题。担任重庆电力市场管理委员会市场规则组、市场价格组专家。

张栋，国网能源院新能源所，高级工程师（教授级），注册咨询工程师（投资）。长期从事能源战略、电源规划、新能源与碳中和等方面的研究工作。曾获得国家能源局软科学成果奖一等奖、国家电网公司软科学奖特等奖、国家电网公司科技进步奖、中电联电力创新奖一等奖等多项，发表核心期刊和EI会议文章20多篇。2020年作为主要负责人之一完成《中国新能源发电并网分析报告2020》（中国机械出版社）。

点击标题，阅读原文

01

摘要：随着新能源渗透率不断提高，季节性供需波动成为新型综合能源系统在中长期规划内需要解决的重要问题。首先提出了考虑碳流及氢能的多能耦合综合能源系统框架，选择燃氢轮机取代燃料电池作为氢-电耦合方式，研究了氢气作为季节性储能的制-储-用过程；其次，为了控制系统年度碳排量，提出了适应系统年度规划的期货式碳交易机制，建立了以系统改造升级成本、运行成本、碳成本以及惩罚成本综合目标最优的综合能源系统年度规划模型，利用改进差分进化算法对模型进行求解；最后通过具体算例，证明了季节性氢储可有效平抑净负荷曲线的季节性峰谷差，期货式碳交易机制在控制系统年度碳排量不超标的基础上，降低了系统碳交易成本，为未来新型综合能源系统年度规划提供参考。

02

摘要：随着乡村现代化建设不断深入，乡村种植业、畜牧业和农产品加工业等现代乡村多元产业蓬勃发展，在乡村多元产业的基础上，提出了一种包含乡村多元产业、垃圾废物处理与可再生能源发电的乡村多能源系统规划模型。首先，研究乡村畜牧养殖业粪污制气设施与垃圾热解气化发电设施的废物处理与能源产出特性，建立乡村废物处理设施的电、气、热能源供给模型；其次，研究乡村多能源综合体内多元产业电、热、燃气等多种类能源负荷的需求特性，并考虑多元产业之间的协同，建立了乡村多能源综合体的能源需求模型，并采用Cplex求解器进行模型求解。最后，选取北方某大型乡村对所提方法进行仿真验证，结果表明：本文方法能实现乡村资源的充分利用和乡村多元产业协同，提升经济效益。

03

摘要：现有风电优化运行模型中鲜有涉及风电场内部机组优化的运行策略，且风电大多以“被动”参与者的身份参与系统调度，忽略了风电自身提供灵活性的可能。基于此，提出一种面向提供系统灵活性的风电场内机组优化运行方法。首先，从供给侧和负荷侧分析风电场站并网时的灵活性资源及灵活性需求，探讨了风电作为灵活性资源的可能性，建立了其灵活性模型；其次，基于风电机组的运行特性采用FCM聚类算法对其进行灵活性分类，并建立分类机组的等效虚拟电源运行模型；然后，构建面向提供系统灵活性的风电场内机组优化运行模型，该模型在得到风电场最优出力计划的同时，通过优化风电场内机组的出力计划使风电场机组的损伤最小；最后，以某风电场为例，通过修订后的IEEE标准节点测试系统验证了该方法的正确性与有效性。

04

摘要：针对以光伏发电为主体的农村家庭新能源系统容量优化配置问题，从用户经济效益的角度出发，提出一种将电动汽车（electric vehicle，EV）用作储能装置且考虑用户出行需求的农村家庭新能源系统全寿命周期优化配置方法。首先构建了以系统年均用能成本最小和自发自用率最大为目标的优化配置模型，并结合市场电价机制及EV的使用需求制定了新能源系统综合运营模式，然后以粒子群优化（particle swarm optimization，PSO）算法求解得到家庭新能源系统中分布式电源的最优配置容量。最后，基于河北省石家庄某典型农村家庭实际用电负荷数据和气象参数进行仿真实验，结果表明：将EV与光伏出力结合，可以有效提高系统能源利用效率，减小家庭用能成本。

05

摘要：随着分布式光伏在中低压配电网中的快速发展，评估分布式光伏的消纳能力成为配电网规划和运行工作的基础。提出了基于分布式光伏最大渗透率快速计算及不同消纳方案综合择优的消纳能力评估方法。首先，聚焦于节点电压约束以及线路载流量约束，针对每一个分布式光伏数量、安装位置的场景，应用二分法快速计算分布式光伏在该随机场景下满足节点电压约束的最大渗透率，克服了传统随机场景模拟法中迭代容量线性增加带来的效率低、计算时间长等问题。其次，分析了分布式光伏数量和不同安装位置对边界渗透率的影响，最后通过对日均电压偏移率、日均电压上限安全裕度、日网损和分布式光伏消纳容量4个指标的综合计算，筛选出综合满意度最优的分布式光伏消纳方案。所提方法应用于承德市某实际配电系统，验证了所提方法的有效性。

欢迎点击文后“阅读原文”跳转期刊官网，获取更多信息！

 往期回顾 

编辑：于静茹

校对：杨彪

审核：方彤

声明

根据国家版权局最新规定，纸媒、网站、微博、微信公众号转载、摘编《中国电力》编辑部的作品，转载时要包含本微信号名称、二维码等关键信息，在文首注明《中国电力》原创。个人请按本微信原文转发、分享。欢迎大家转载分享。