《含大规模新能源发电的电力系统规划技术研发及应用》

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1.研究目的:大力发展风电、太阳能发电等新能源是应对能源危机和环境问题的重要手段,大规模新能源并网将成为未来能源电力系统的基本特征。在新能源强波动性和随机性的共同作用之下,能源电力系统规划与运行特征将发生根本性变化。因此需要革新能源系统、电力系统传统规划理论与方法,以适应大规模新能源引起的多时空强不确定性。

2.主要科技创新点:

(1)提出了含大规模新能源发电的规划模型体系架构,实现了能源规划、电力规划、生产模拟和效益评估4个模型的层级安排及层间反馈,为采用海量场景策略应对大规模新能源的不确定性和精细化时空尺度刻画新能源的波动性,奠定了有效可行的研究范式框架;

(2)建立了含大规模新能源的多区域电力规划模型,提出了从新能源出力海量场景选取到算法求解的成套技术方案,提出的内嵌场景削减的Benders分解法填补了国际空白,解决了规划模型处理不确定性电源海量场景的可行性问题,实现了规划方案经济性与鲁棒性的统一;

(3)建立了含大规模新能源电力系统运行特性的综合能源系统规划模型,模型考虑了新能源出力多场景、储能、弃能及机组调峰性能,解决了传统模型中对电力系统运行特性刻画的缺失,提升了综合能源系统规划模型对大规模新能源发展的适应性;

(4)建立了考虑电网网络安全约束和新能源发电波动特性的分钟级多区域电力生产模拟模型,嵌入直流输电通道灵活调节运行模型,采用加速变步长搜索算法优化求解,突破了一直以来存在的计算规模、优化效率等瓶颈,运算速度较变步长算法提升10-300倍,实现了细时间尺度下生产模拟数据量与运行效率的统一;

(5)建立了体现经济转型以及能源转型特征的能源电力规划综合效益评估模型,实现了“经济社会-能源电力-生态环境”模型间的贯通,解决了不同模型工具集成壁垒难题,拓展了大规模新能源发展综合效益评估的维度与深度。

3.成果产生的价值:项目依托研究成果,获得了1项软件著作权授权,公开发表了10篇学术论文,其中SCI源刊4篇,EI检索5篇。项目构建的模型和软件工具已在国家能源局、国家电网公司和省级电力公司等多个层面开展了能源电力战略与规划、电网规划和新能源消纳等重大问题研究,为国家能源电力发展战略规划和各级电网规划的制定提供了重要技术支撑。卢强院士等国内外知名专家对该项目给予了高度评价,认为该项目成果具有创新性、前瞻性和实用性,达到了国际先进水平。

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