源荷储多类型灵活性资源协调的高比例可再生能源电源规划.pdfVIP

太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。——《左传》

摘要

未来高比例可再生能源电力系统愿景下，具有波动性和不确定性的风/光等可再生能源作为

主要能源供应者，给电力系统带来了巨大的灵活性需求，考虑单一类型灵活性资源提供调

节能力的规划模型和以净负荷包络线为基础的电源规划方法将不再适用。引入灵活性指标

量化评估源荷储多类型灵活性资源的调节潜力并作为优化决策变量纳入到规划模型中，从

而建立以全周期投资成本最小化为目标的高比例可再生能源电源规划模型。通过电源投资

决策、生产模拟和灵活性评估3个流程模块，实现单位投资改善灵活性指标最优的电源规

划方案求解。最后，以东北某省级电网的2050年远期规划为算例，验证了上述模型和算

法的有效性。

关键词:高比例可再生能源；电源规划；源荷储多类型灵活性资源；生产模拟

0引言

在绿色、清洁和可持续发展的要求下，欧洲、美国和中国分别提

[1][2][3]

出100%、80%、60%的高比例可再生能源电力系统蓝图。中国为实现

未来愿景制定了一系列相关的能源发展政策。电源清洁化转型是能源

[4]

革命的核心，以风电、光伏为代表的可再生能源将快速发展，形成高比

例可再生能源的未来电力系统。在此场景下，风电、光伏的波动性和不

确定性将超过负荷成为系统不确定的主要来源，需要大量的灵活性

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simulation资源。灵活性资源选取单一和投资决策的不当将造成资本

[5]

搁置或者严重的弃风/光。如何在电源规划中全面评估电力系统源荷储

太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。——《左传》

多类型资源的灵活调节潜力并作为优化决策变量纳入到规划模型中，有

效控制弃风/光比例，成为中长期电源规划的热点问题。

目前已有不少电源规划研究者关注风电、光伏接入系统的影响并探

讨灵活性问题。文献[6-7]建立了以规划期内费用最小为主要目标的传

统电源规划模型，主要考虑负荷侧波动性给系统带来的灵活性需求。文

献[8-12]分析了大规模风电、光伏接入后会给系统带来巨大调峰压力，

并从侧面证明提升系统灵活性供给能力是一种促进风光消纳的重要方

式。为协调风电、光伏高比例占比（功率/能量）的发展愿景和系统调峰

灵活性资源不足导致的弃风/光矛盾，文献[13]建立了考虑规划与运行

的储能综合优化模型以提高风电接纳能力；文献[14]建立了考虑风电场

接入后系统调峰、调频及环保约束的净收益最大化双层电源规划模型，

并利用分解协调算法求解模型；文献[15]考虑建立调节机组满足风电并

网对调峰、调频的需求；文献[16]在规划中利用储能电站优化电源结构，

促进风电消纳；文献[17]考虑到负荷和可再生能源的不同波动特性，提

出多类型储能和可再生能源协调规划的规划模型；文献[18-19]建立了

考虑储能需求的多区域、多能源、多维度和多场景的规划及运行模拟一

体化模型，并对中国2050年高比例可再生能源电力系统的电源格局和

系统情况进行展望和评价。另外，需求响应（demandrespond，DR）

已经成为负荷主动参与电力系统运营的重要手段，文献[22]提出了考