面向双碳目标的电力系统规划方案量化归因分析方法.pdfVIP

第 47 卷 第 2 期 2023 年 1 月 25 日 Vol . 47 No . 2 Jan . 25 ，2023 DOI ： 10. 7500/AEPS20220110006 面向双碳目标的电力系统规划方案量化归因分析方法 1 1 1 2 2 卓振宇 ，张 宁 ，康重庆 ，蒋维勇 ，王智冬 （1. 新型电力系统运行与控制全国重点实验室，清华大学，北京市 100084 ； 2 . 国网经济技术研究院有限公司，北京市 102209 ） 摘要 ：面向双碳目标的电力系统规划需要在众多新安全挑战与低碳技术耦合的背景下进行系统发 展的决策分析。各项低碳技术在电力系统低碳转型方案中起到的作用尚不明确且无法量化。在此 背景下，相比于仅求得最优的规划方案，进一步理解规划模型给出规划方案的原因并且明确其带来 的效益对规划者十分重要。文中针对电力系统规划问题引入了量化归因的概念，并提出了基于路 径积分的规划方案量化归因方法，用以对各项设备带来的潜在效益进行分析。应用该方法对 Garver-6 节点测试系统和中国西北电力系统的“碳中和”规划结果进行了量化归因分析，结果验证 了所提方法的可行性与有效性。 关键词 ：双碳；量化归因；电力系统规划；储能；可再生能源 0 引言 或约束进行扩充，模型最终给出规划方案与相应的 经济指标。虽然规划决策者可以获得目标函数意义 在实现双碳目标的迫切要求下，中国电力系统 上的最优解，但无法明晰地从优化结果中得知是模 形态结构正在发生根本性变化。一方面，随着风电 型中的哪些因素驱动优化模型得到了投资的结果。 光伏等波动性可再生能源的渗透率不断提高，不确 ［1 ］ ［2 ］ ［3 ］ 规划模型的作用在于辅助决策，在低碳转型过程中 定性激增 、灵活性资源稀缺 、系统惯性降低 等 众多新兴元素加入的背景下，回答“为什么规划模型 新挑战开始逐步出现。另一方面，随着电力技术的 ［4 ］ 给出了这个规划结果？”，解释规划模型给出规划结 发展，多种新型电力设备与技术例如电化学储能 、 ［5-6 ］ ［7-8 ］ 果的原因并理解背后的规划策略也至关重要。回答 光热发电 、碳捕集电厂 开始在电力系统中部署 这个问题，本质上是要量化分析优化求解过程中规 并快速发展。实现电力系统低碳转型是一项复杂的 划模型参数与约束对最优规划方案的影响，从而对 系统性工程，各种新挑战与新技术并不是完全孤立 规划结果进行解释，本文称之为量化归因。 的，对于同一类挑战可以有多种技术手段应对，一项 ［9 ］ 电力系统优化领域当前较少有直接针对规划结 新技术往往也能解决多方面挑战 。 果量化归因问题的研究，但有一些现有的工具可以 电力系统在实现低碳转型发展的路径上，需要 用于优化规划结果的可解释性分析。最朴素的解释 在众多新挑战与新技术加入的背景下进行系统发展 方法是方案比较，即设置不同边界条件的方案，比较 的决策分析