全球能源互联网调峰运行方式的仿真研究

摘要

全球可再生能源入网渗透率不断提高、全球范围内区域电网互联不断加强已经成为电力系统未来发展的必然趋势。正是在此背景下，全球能源互联网概念被提出。对于区域电网来说，风电、光伏发电等新能源发电功率的间歇性、波动性和随机性，令网内调峰需求随新能源渗透率的提高而扩大。另一方面，各洲、各国的能源供应和需求之间却具有很强的互补性，例如昼夜差异与季节差异。全球范围内区域电网的互联为利用这种互补性，借助全球互联电网的输电容量满足跨洲、跨地区调峰需求创造了条件。有必要对各种全球电网互联前景的功率平衡，即电网充裕性问题，进行随机生产模拟研究，在规划早期分析这一未来电网形态可能给系统运行带来的困难与挑战。
　　本文主要研究内容如下:
　　1.基于全球能源互联网理论体系，结合充裕性问题理论，分析了全球电力供需发展水平，开展了全球联网背景下中长期电力数据的整理、清洗和预测工作，提出基于线性回归的中长期电力供需数据预测方法，为全球联网早期规划为目的开展的研究提供数据支撑。
　　2.基于电力市场环境特性，构建国家（地区）自由电力市场与独立系统运营商(ISO)模型;基于电力系统充裕性理论，构建国家（地区）自由电力市场与独立系统运营商(ISO)体系下的常规机组与新能源机组出力模型;基于全球能源互联网理论体系，构建了服务于宏观有功功率平衡研究的全球能源互联网经济调度运行模型，为全球能源互联网调峰运行方式的仿真研究提供支撑。
　　3.通过构建规划水平年仿真测试场景，分析全球联网模式下全球电力生产、电力交换、传输损耗、电价成本等联网关键特性指标，研究了影响调峰运行方式的全球联网昼夜交替特性、季节交替特性指标，在仿真结果上提出了全球能源互联网环境下峰谷互济的初步解决方案，提出了全球能源互联网典型调峰运行方式，同时提出全球联网网架设计建议，并通过仿真分析验证了结论的正确性。
　　结果表明:研究实现了利用全球电力联网实现调峰互济，在全球联网的背景下，形成南半球向北半球流动、东西半球昼夜峰谷互济的大规模跨境电力流流动格局，同时促进了区域间电力系统充裕性与经济性最优，有效减少各区域以常规机组为主的备用容量，降低调峰成本，有效降低排放成本。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文研究背景及选题意义

1．2 互联电网与全球能源互联网发展现状

1．3 电力系统充裕性研究现状

1．4 论文主要研究内容及框架

第2章 全球能源互联网的充裕性特征分析

2．1 充裕性问题

2．2 全球主要电网的负荷特性

2．2．1 欧洲地区

2．2．2 北美地区

2．2．3 亚洲地区

2．2．4 其他地区

2．3 全球主要电网的新能源出力特性

2．3．1 风力发电

2．3．2 太阳能发电

2．4 全球电力供需的中长期演化趋势

2．4．1 一元线性回归分析

2．4．2 曲线变形方式

2．4．3 多元线性回归分析

2．4．4 中长期电力供需预测结果

2．5 本章小结

第3章 全球能源互联网的充裕性仿真建模

3．1 全球能源互联网充裕性研究在顶层设计中的位置

3．2 市场条件下电网发电、备用调度的充裕性仿真模型

3．2．1 常规机组特性

3．2．2 市场条件下电力系统充裕性控制的简化模型

3．2．3 发电机组将参与的发电市场的一般模型

3．2．4 发电机组将参与的旋转备用市场的模型

3．3 全球各区新能源发电模型

3．3．1 出力模型

3．3．2 波动性

3．3．3 随机性

3．4 全球互联电网的运行模型

3．4．1 目标函数

3．4．2 约束条件

3．5 电网模型

3．6 仿真工具介绍

3．6．3 架构和功能特色

3．6．4 应用功能的高度可定制能力

3．6．5 向其它软件开放的能力

3．7 本章小结

第4章 全球能源互联网调峰运行方式的仿真分析

4．1 场景构建

4．2 仿真模拟分析

4．2．1 电力生产情况

4．2．2 电力流动与传输损耗

4．2．3 电价水平与成本分析

4．3 全球联网运行方式的可行性分析

4．3．1 利用昼夜交替的峰谷互济模式

4．3．2 利用南北半球季节差异的峰谷互济模式

4．3．3 峰谷互济运行模式中的风险防控

4．4 发电侧清洁替代对峰谷互济的影响

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢