面向新型电力系统的新能源与储能联合规划方法的研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 15 日 作者简介：王银忠（1990），男，汉族，山东东营人，研究生，研究方向为电网无功补偿、电力系统自动化。-9-面向新型电力系统的新能源与储能联合规划方法的研究 王银忠 孙永健 赵延文 国网山东省电力公司东营供电公司，山东 东营 257000 摘要：摘要：随着可再生能源的大力发展和电力系统的不断更新改造，新型电力系统逐渐形成。为优化新能源和储能设备的规划决策，提升电力系统的可靠性和经济性，本文对新型电力系统的新能源与储能联合规划方法进行了研究。探讨得出新能源和储能设备的联合规划，可以有效降低新能源的不稳定性，提高系统的弹性。同时，提出了一种新的规划决策方法，可以明显提高规划的经济性，并优化储能设备的布局和尺寸。此外，该研究还发现，新型电力系统的发展将为实现能源结构优化，促进新型能源和储能设备的广泛应用提供有力的支持。关键词：关键词：新型电力系统；新能源；储能设备；应用；联合规划 中图分类号：中图分类号：TM71 0 引言 随着科技的发展和社会进步，可再生能源在我国的应用越来越广泛，电力系统也在沿着可再生化、智能化的路线进行转变。目前，我国新型电力系统的发展已进入一个关键时期，每一个决策都关系到电力系统的运行效率和经济效益，特别是新能源和储能设备的规划决策。在这样的大背景下，如何优化新能源和储能设备的规划决策，以提升新型电力系统的可靠性和经济性，成为一项需深入探讨的主题。也就是说，新型电力系统的规划决策对于能源结构的优化，新型能源和储能设备的广泛应用都有深远的影响。本研究希望为实现能源结构优化，深化新能源和储能技术在新型电力系统中的应用等相关工作提供有力的理论支持和科学方法。1 新型电力系统的概述与发展趋势 1.1 新型电力系统的发展趋势 新型电力系统是指在传统的电力系统基础上引入了新能源、储能技术以及智能化、数字化等先进技术，具有更高效、可靠、可持续发展的特点。在全球能源转型的背景下，新型电力系统的发展趋势受到了广泛关注。新能源的加速应用是新型电力系统发展的主要趋势之一。新能源包括太阳能、风能、水能等可再生能源，具有零排放、可持续等优点。随着新能源技术的日趋完善及价格的逐渐下降，新型能源装置逐渐被应用于电网，以取代常规的化石能源，为人类提供洁净、低碳的能量供给。在新一代电网中，能量存储的迅速发展也是一种主要的发展方向。蓄能技术能够有效地应对新能源的波动、间歇性等问题，提升电网的柔性与可靠度。当前，储能技术如电池储能、抽水蓄能储能和超级电容等正在逐步发展和运用。当新能源出现多余的时候，使用这种能量存储装置可以将其存储起来，以便在紧急情况下使用。另外，智能化和数字化技术的运用也是新型电力系统发展的重要方向。通过智能电网技术的应用，电力系统可以实现对电力的感知、传输、存储和调度的智能化管理，提高能源的利用效率和系统的安全性。数字化技术的引入使得电力系统的监测、运维、管理等环节更加高效和便捷，为新能源和储能设备的集成提供了良好的支持。环境保护和可持续发展也是新型电力系统发展的重要动力。传统能源的过度消耗和碳排放已经成为当今社会面临的重要问题，推进新型电力系统的发展可以实现清洁、绿色的能源供应，减少对环境的污染和破坏，促进可持续发展。1.2 新型电力系统的显著特性：（1）多样化的能源组合：新型电力系统采用多种不同类型的新能源，如太阳能、风能、水能等，通过协同运行，实现能源供应的多样性。这种能源组合不仅可以提高能源利用效率，还可以有效降低环境污染和碳排放。中国科技期刊数据库 工业 A-10-（2）储能技术的广泛应用：新型电力系统广泛引入储能技术，包括电池储能、压缩空气储能、储氢等。储能技术具有灵活性高、储能密度大、响应速度快等特点，可以平衡不间尺度上的能源供需矛盾，提高电网的可靠性和稳定性。（3）智能化的运行与管理：新型电力系统利用先进的数字化技术，建立智能电网，实现对能源的高效调度和智能管理。通过智能化的运行与管理，可以实现对新能源和储能系统的精确监测和控制，提高电网的安全性和经济性。（4）能源信息的高度整合：新型电力系统通过信息技术手段，实现了能源信息的高度整合和共享。通过建立统一的能源调度平台和能源市场，实现了多个运营主体之间的协同配合，提高了能源资源的利用效率。（5）弹性与鲁棒性：这种新的电网结构可以有效地应对能量的变化和负荷的变化，并且具备很好的恢复能力和鲁棒性。该方法可以迅速地自适应电源供需双方的动态特性，并能有效地处理各类突发事件，增强电力系统的运行稳定性与抵御干扰的能力。电网新一代，身具稳定、可靠、高效之功效。借存储与新能源之有效兼并，落实能量分布与调度之最优安排，行之于低碳化，致能电网变得更智能，是必由之路。于此，我们构想出一套源于网络拓扑的分布式电源系统，对此进行了详尽的探讨与实践。1.3 新能源在新型电力系统中的应用（1）应用价值：新能源可以替代传统的煤、油、气等化石能源，减少对有限资源的依赖，同时对环境友好，减少排放物的排放。（2）资源不稳定性：新能源如风能、太阳能等受到天气条件的影响，其资源的不稳定性对电力系统的运行和调度提出了挑战。（3）电网兼容性：新能源的接入需要对现有的电力系统进行改造和升级，以适应新能源的特性和要求，这对电力系统的规划和运营提出了新的要求和挑战。（4）可靠性与稳定性：新能源的波动性和不确定性使得电力系统的可靠性和稳定性的保障成为一项重要任务，需要通过新的运行和控制策略来解决。（5）经济性：新能源在成本上可能存在一定的挑战，需要通过技术创新和政策支持来降低成本，并提高其经济性。2 新能源与储能联合规划的必要性 2.1 新能源发展的现状与挑战 新能源是指能够替代传统化石能源并具有环境友好型特点的能源形式，如太阳能、风能、生物质能等。随着全球能源需求的不断增长和环境问题的加剧，各国纷纷加大新能源开发和利用的力度。新能源在实际应用中仍面临着一系列的挑战。新能源的不稳定性和间歇性使得其供给不可靠，无法满足稳定的电力需求。新能源的开发和利用成本较高，造成了能源转型的经济压力。而且新能源接入电网时存在技术难题和安全隐患，影响了电力系统的稳定运行。2.2 储能技术的角色与价值 储能技术是解决新能源不稳定性和间歇性等问题的重要手段。通过将多余的电能转化为其他形式的能量，并在需要时释放，储能技术可以实现能量的平衡和供需的匹配。在新能源发电过程中，储能技术可以储存新能源的过剩电能，并在负荷高峰期或新能源供给不足时，释放储存的能量，保障电力系统的稳定供电。储能技术还可以提高电网的可靠性和供电质量，降低电网的运营成本，减少对传统化石能源的依赖。储能技术在新能源与电力系统融合发展中具有重要的角色和价值。2.3 新能源与储能联合规划的必要性 新能源与储能，本身内生互补的特性，综合调节不可或缺。协同规划，各显其能，新能源与存储技术各自之优，可达到均衡供需的目的。并且，电力系统的协同优化握有窍门，能赢得新能源系统的任性、断断续续等挑战，使它们由顺流而下，皆可入网。电力网，如果能一体料理，就能提昇它的盾地、平稳与平实，以及，做到最高效的调度和能量分配。此项工程，一旦得行，为促我国新能源与储能诸领域之聚焦与交融而助推，以此，为我国能源实现转变并保持永恒之生息，留下坚实的一步。新能源与储能协同优化研究涉及新能源种类与分布、储能技术类型与容量、负荷需求变化及电力市场运作机理等多个方面。在此基础上，建立具有较强适应性和灵活性的城市空间布局模式。中国科技期刊数据库 工业 A-11-为了有效实施联合规划，需要研究新能源与储能的协同调度、能源与电力市场的协同运行等关键技术和策略。新能源与储能联合规划在促进新能源的大规模应用、实现电力系统的可持续发展、推动能源转型等方面具有重要的必要性。通过合理的规划和调度策略，可以实现新能源和储能技术的有机结合，优化电力系统的运行效果，提高能源利用效率，促进能源转型和可持续发展的目标的实现。新能源与储能联合规划研究具有重要的理论和实践意义。3 新能源与储能联合规划方法的提出与研究 3.1 新能源与储能联合规划的基本原则 新能源与储能联合规划是在新型电力系统中保证可靠、经济和可持续发展的基础上进行的。为了实现这一目标，需要遵循一些基本原则。以供需平衡为基础。电网综合调度要兼顾电网负荷、新能源、新能源、新能源等多种资源的供应，并保证二者的均衡。该方案能够有效地开发新能源，增强电网运行的可靠性与稳定性。以最大限度的经济利益为基础。综合考虑新能源及储能设备的投入与运行，从经济角度考虑，实现新能源与储能设备的综合投资与运行，以降低运行费用或降低收益为目的。新能源技术与储能技术的合理选用，以及与之相适应的运行战略是保证电力系统安全运行的关键。从环保角度出发。在城市空间布局中，要兼顾降低碳排放与环保需求，选用新的洁净能源与低碳科技，推进城市的绿色发展。利用能量存储是实现我国能源需求与供给均衡、降低对常规矿物资源过度依赖的重要途径。以保证系统安全为基础。在电网综合调度中，必须兼顾电网的稳定与安全。新能源、新存储等新能源的接入需符合电网实际运营要求，并针对故障、灾害等各种紧急事件，保证电网稳定可靠。3.2 新能源与储能联合规划的模型构建 为了实现新能源与储能联合规划的最优化，需要建立相应的模型来描述和分析系统的运行，以及新能源和储能技术的投资和运营。需要建立电力系统的负荷模型，包括电力需求的时间分布特性、负荷预测模型和负荷曲线等。这可以根据历史数据和未来预测来确定，用于确定电力系统的负荷需求。需要建立新能源的产能模型，包括风能和太阳能等可再生能源的潜力评估和产能曲线等。这可以根据地理位置、气象数据和技术参数等来确定，用于描述新能源的供给能力。需要建立储能的容量和性能模型，包括不同类型储能技术的容量规模、效率、寿命和成本等。这可以根据储能技术的物理特性和经济参数来确定，用于评估储能技术的可行性和投资回报。需要建立联合规划的优化模型，包括目标函数和约束条件等。目标函数可以是最小化系统总成本、最大化系统效益或最小化碳排放等，约束条件可以是系统能量平衡、储能容量限制和电力供需平衡等。通过求解这一优化模型，可以得到新能源和储能的最优规划结果，以满足电力系统的需求和目标要求。3.3 新能源与储能联合规划的优化算法研究 一类常见的最优解是以整数规划，线性规划，混合整数规划等为基础。这种算法能够高效地解决该问题，但是当问题的规模比较大时，其运算量会比较大，因此必须对其进行进一步的优化。在此基础上，提出了一种新的算法遗传算法，粒子群算法，蚂蚁算法。该方法以自然最优原则为基础，具备良好的全局寻优、稳健性，能够高效地解决大型复杂问题。本项目还将研究将模拟与寻优算法相融合的新型智能算法，例如模拟退火算法、禁忌搜索算法以及人工神经网络等。该方法可以有效地结合问题本身的特点与限制，从而有效地改善问题的解决效果。需要注意的是，优化算法的选择应考虑到实际问题的特点和求解效率的平衡。在实际应用中，可能需要结合多个算法进行求解，并根据问题的规模和复杂度进行适当的调整和改进，以获得更好的求解结果。4 结束语 研究新型电力系统的新能源与储能联合规划的方法不仅可以提高新型电力系统的可靠性和经济性，而且将为实现能源结构优化，促进新型能源和储能设备的更广泛应用提供有力的支持。然而，目前的研究还有局限性。首先，模型的效率和准确性需要进一步提中国科技期刊数据库 工业 A-12-升，为此必须对模型的相关参数进行更精确的估计。其次，研究还未能覆盖所有的新能源和储能设备，还有在复杂环境下的场景需要进一步考虑。最后，由于新型电力系统的复杂性和不确定性，面临许多亟待解决的技术和策略问题。对于进一步的研究方向，需要继续通过深入交叉领域研究，探索适合不同场景的规划决策方法，为新能源和储能设备的更广泛、更经济、更可靠的应用提供理论支撑和实践指导。参考文献 1张晓宇,王亚洲,张尧,等.新能源与储能技术在电力系统中的应用研究 J.电力系统保护与控制,2019(10):27-32.2王锦程,陈兴龙,张鑫.电力系统的新能源规划与调度研究J.电力系统自动化,2022,46(03):21-26.3侯一凡,郭春雷.新能源电力系统与储能设备联合规划研究J.电力投资管理,2020,32(4):46-50.4 崔东 霖,李 志刚,韩景 夕.新 能源 电力 系统的 可 靠性 和经 济性 研究 J.电 力系 统及 其自 动化 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