Optimization of Renewable Energy Development Pathways for New Power System Considering Daily-scale Power Imbalance Risk

LI Chengwei; CAI Bin; XUE Yusheng; XUE Feng; XIE Shize; CUI Xin

doi:10.7500/AEPS20251124001

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Optimization of Renewable Energy Development Pathways for New Power System Considering Daily-scale Power Imbalance Risk

更新时间：2026-08-31

- Optimization of Renewable Energy Development Pathways for New Power System Considering Daily-scale Power Imbalance Risk
- Automation of Electric Power Systems Pages: 1-19(2026)
- 作者机构：
  
  国网电力科学研究院有限公司（南瑞集团有限公司），江苏省南京市 211106
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China(5100-202440411A-3-5-YS)
- DOI：10.7500/AEPS20251124001
  CLC：
- Received：24 November 2025，
  
  Revised：2026-02-26，
  
  Online First：31 August 2026，
- 稿件说明：
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李铖炜,蔡斌,薛禹胜等.计及日尺度电量不平衡风险的新型电力系统新能源路径优化[J/OL].电力系统自动化, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20251124001.

LI Chengwei,CAI Bin,XUE Yusheng,et al.Optimization of Renewable Energy Development Pathways for New Power System Considering Daily-scale Power Imbalance Risk[J/OL].Automation of Electric Power Systems, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20251124001.
李铖炜,蔡斌,薛禹胜等.计及日尺度电量不平衡风险的新型电力系统新能源路径优化[J/OL].电力系统自动化, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20251124001. DOI：

LI Chengwei,CAI Bin,XUE Yusheng,et al.Optimization of Renewable Energy Development Pathways for New Power System Considering Daily-scale Power Imbalance Risk[J/OL].Automation of Electric Power Systems, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20251124001. DOI：

摘要

双碳背景下，风电、光伏等可再生能源发电将成为新型电力系统的电源主体。为此，多日持续阴雨天气、多日持续无风等气象条件下风光电源日尺度发电量不足将是新型电力系统发展规划时需重点关注的新问题。文中提出了计及日尺度电量不平衡风险的新型电力系统低碳转型路径量化评估方法，将目标函数构建为发电成本、系统成本、碳排放社会损失、碳捕集、利用与封存成本、以及日尺度电量不平衡风险的代数和最小，兼顾电力安全、环境安全与经济安全。按照候选路径评估法，在碳排放与电量平衡约束下聚类给出多条典型的新能源发展路径，仿真计算各路径的目标函数值，并通过比较目标函数值优选路径。结果表明，将日尺度电量不平衡风险的货币价值纳入目标函数后，新能源发展路径的优化结果发生变化，风光出力场景概率、单位电量缺额经济代价是影响停电风险评估结果的关键参数，其不同取值会改变优化结论，具体新能源发展路径优化需结合地区气象条件、经济发展水平等因素综合确定。

Abstract

Under the backdrop of carbon emission peak and carbon neutrality

renewable energy sources such as wind and solar power will become the main power sources in the new power system. Accordingly

insufficient daily-scale power generation from wind and solar sources under meteorological conditions such as prolonged periods of rain or windless days will be a new issue requiring close attention in the planning of the new power system. This paper proposes a quantitative assessment method for low-carbon transition pathways in new power systems that accounts for the risk of daily-scale electricity imbalance. The objective function is formulated as the minimization of the algebraic sum of generation costs

system costs

social costs of carbon emissions

costs of carbon capture

utilization

and storage (CCUS)

and the risk of daily-scale electricity imbalance

thereby balancing power security

environmental security

and economic security. Following the candidate pathway evaluation (CPE) approach

multiple representative pathways for renewable energy development are clustered under constraints of carbon emission and energy balance limits; the objective-function value of each pathway is then computed via simulation

and the pathways are ranked accordingly. The results indicate that incorporating the monetary value of daily-scale electricity imbalance risk into the objective function alters the optimization outcomes for renewable energy development pathways. The probability of wind and solar output scenarios and the economic cost per unit of electricity shortfall are key parameters influencing the assessment of power outage risk; different values for these parameters can change the optimization conclusions. The specific optimization of renewable energy development pathways must be determined comprehensively

taking into account factors such as regional meteorological conditions and economic development levels.

关键词

Keywords

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