特约主编寄语

能源转型中的电力系统规划关键技术及案例研究

电力行业的二氧化碳排放量约占全国的40%,是中国碳排放量最大的行业。在中国“碳达峰”“碳中和”宏伟目标导向下,构建以新能源为主体的新型电力系统,亟需改弦易辙,探索转型发展的全新路径。在此背景下,开展电力系统规划领域的研究,是电力系统清洁低碳、安全高效转型发展的关键,在源网荷侧都有大量的新问题值得探索。在电源侧,高比例新能源的接入给电力系统的高效消纳、安全运行、灵活调节带来新的挑战;在电网侧,新能源富集地区通常远离负荷中心,为新能源电力的远距离、大规模灵活配置提出新的要求;在负荷侧,挖掘各行业电能替代潜力,推广以电为中心的综合能源服务,发展储能、电制氢等新技术以及新型商业模式,是不断促进电力系统低碳、灵活、高效发展的重要手段。

《全球能源互联网》编辑部密切关注技术发展前沿,邀请我们担任特约主编,共同策划本专题,以向各位专家读者分享能源转型中电力系统规划关键技术的最新研究进展,以及其他国家电力系统转型发展的经验启示。

本专题共收录论文10篇,聚焦4个方面的研究。电网规划方面,清华大学鲁宗相等提出了一种考虑系统潮流约束的“储能-输电网”联合优化模型,以储能与输电线路扩建总成本最小为目标,对储能的功率、选址及输电网同时进行优化规划,相比于传统的单一储能规划具有更优的技术经济性;西安交通大学王建学等以最优潮流模型为基础,从单时段和多时段两方面分别计算输电线路在系统安全约束下的最大输电能力,并基于此提出能够有效表征输电线路资源利用水平的改进利用率计算方法;国网济南供电公司李瑜等提出了一种火电机组灵活性改造与输电网规划多阶段联合决策方法,通过将火电机组灵活性改造纳入输电网规划优化决策,统筹优化系统灵活性及传输能力以促进大规模风电并网消纳;中国电力科学研究院唐晓骏等考虑柔性直流接入城市电网后可能带来的短路电流超标风险,针对现有的短路电流计算方法对柔性直流远端故障场景计算结果偏保守问题,提出一种考虑柔性直流接入影响的更为准确的电网短路电流简化计算方法。可再生能源发展规划方面,全球能源互联网发展合作组织梁才浩等剖析了智利电力系统退煤战略和清洁能源转型面临的挑战,并对应对挑战的政策措施与规划研究进行了分析和总结,为中国未来煤电转型和清洁能源发展提供经验借鉴;中国电力科学研究院张鑫等提出了集可再生能源发电特性研究、特高压直流外送方案、特高压直流落点选择、交流电网构建方案、典型方式建立、安全稳定评估为一体的交直流混联电网规划方法,并通过案例进行了验证。储能系统规划方面,西安交通大学王秀丽等建立了共享储能系统与多个区域综合能源系统的双层优化配置模型并求解,利用纳什议价方法对多个区域综合能源系统的收益进行结算,有效减少运行成本,同时优化共享储能系统的参数配置;国网能源研究院袁伟等提出了一种满足新能源消纳的大容量储能多分区协同两阶段优化配置方法,在系统内新能源装机容量一定的前提下,综合考虑电网调峰、系统备用容量充裕性和新能源利用率等因素,确定系统中不同分区储能配置的合理容量。负荷侧规划方面,华北电力大学刘敦楠等梳理总结需求侧参与辅助服务市场、参与绿色能源交易和参与兼顾现货的中长期电力交易等3种典型需求侧资源参与市场交易的模式,并结合实践对需求侧灵活性资源参与不同类型交易的典型场景进行交易机制探讨和案例分析;东南大学王琦等探讨了从变电站到能源综合服务站的演化路径,提出了实体站与虚拟站2种建设路径,基于3种典型用能场景分析了能源综合服务站在能源互联网建设中的关键作用,讨论了能源综合服务站建设需解决的关键技术问题及可行方案。

衷心感谢各位作者对本专题的关注和大力支持,感谢各位审稿专家提出的专业、中肯的意见,希望本专题能为关心能源转型和电力系统规划研究的专家学者提供参考借鉴,共同促进以新能源为主体的新型电力系统发展。

2021年6月16日

张小平,英国伯明翰大学教授,中国电机工程学会会士,IET Fellow,IEEE Fellow。现任伯明翰大学能源研究院智能电网学术总监,英国工程与物理科学研究理事会/伯明翰大学储能中心副主任,英国政府海上风电网评估专家组成员。主要研究方向为全球能源互联网、能源共同体、能量质量、智能电网、电力系统规划与运行、柔性交/直流输电系统实时仿真、新能源系统稳定性与控制、电力市场与需求侧管理等。

鲁宗相,清华大学电机系长聘副教授,博士生导师,清华四川能源互联网研究院常务副院长。IET Fellow,IEEE、中国电机工程学会高级会员。主要研究方向为风电/太阳能发电并网分析与控制、能源与电力宏观规划、电力系统可靠性、分布式电源及微电网。出版著作及合著7部(英文专著1部),发表论文150余篇,获国家科技进步奖1项,省部级奖励17项。

马世英,教授级高级工程师,博士生导师,中国电机工程学会会士,现任中国电力科学研究院电力系统所副所长,获中国电力科学技术杰出贡献奖。主要从事大电网运行控制技术及仿真技术研究。获得国家科技进步二等奖2项,IEEE标准个人贡献奖3项,省部级科技进步奖20余项。发表学术论文120余篇,出版专著5部。