极高比例可再生能源电力系统的灵活性供需平衡

鲁宗相; 林弋莎; 乔颖; 吴林林; 夏雪

doi:10.7500/AEPS20220224001

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极高比例可再生能源电力系统的灵活性供需平衡

新型电力系统的灵活性机理、规划与运行 | 更新时间：2025-06-16

- 极高比例可再生能源电力系统的灵活性供需平衡
- Flexibility Supply-Demand Balance in Power System with Ultra-high Proportion of Renewable Energy
- 电力系统自动化 2022年46卷第16期页码：3-16
- 作者机构：
  
  1.清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市 100084
  2.国网冀北电力有限公司电力科学研究院，北京市 100045
- 作者简介：
  
  鲁宗相(1974—)，男，通信作者，博士，副教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统可靠性、风电/太阳能发电并网分析与控制、分布式电源及微电网、能源与电力宏观规划。E-mail：luzongxiang98@tsinghua.edu.cn
  林弋莎(1996—)，女，博士研究生，主要研究方向：高比例新能源发电并网技术、电力系统规划。E-mail：linys18@mails.tsinghua.edu.cn
  乔颖(1981—)，女，博士，副教授，主要研究方向：新能源、分布式发电、电力系统安全与控制。E-mail：qiaoying@ tsinghua.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家电网公司科技项目(5100-202156001A-0-0-00)
- DOI：10.7500/AEPS20220224001
  中图分类号：
- 收稿日期：2022-02-24，
  
  修回日期：2022-04-30，
  
  网络出版日期：2022-07-13，
  
  纸质出版日期：2022-08-25
- 稿件说明：
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鲁宗相,林弋莎,乔颖等.极高比例可再生能源电力系统的灵活性供需平衡[J].电力系统自动化,2022,46(16):3-16.

LU Zongxiang,LIN Yisha,QIAO Ying,et al.Flexibility Supply-Demand Balance in Power System with Ultra-high Proportion of Renewable Energy[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(16):3-16.
鲁宗相,林弋莎,乔颖等.极高比例可再生能源电力系统的灵活性供需平衡[J].电力系统自动化,2022,46(16):3-16. DOI： 10.7500/AEPS20220224001.

LU Zongxiang,LIN Yisha,QIAO Ying,et al.Flexibility Supply-Demand Balance in Power System with Ultra-high Proportion of Renewable Energy[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(16):3-16. DOI： 10.7500/AEPS20220224001.

摘要

气候变化背景下，全球可再生能源发电量占比持续增长，以低容量系数的风/光发电作为电量主体（电量渗透率超过50%）的极高比例可再生能源电力系统成为未来蓝图。但是，剧烈的发电波动将导致失负荷与弃电双重风险凸显，系统的灵活性供需平衡至关重要且更加复杂。文中提出面向极高比例可再生能源电力系统的新型灵活性供需平衡分析体系。首先，分析了极高比例可再生能源电力系统的主要结构特点和运行特点；然后，研究了极高比例可再生能源电力系统的灵活性供需平衡的基本原理和关键挑战；最后，指出了灵活性供需平衡评价、灵活性供需平衡模拟计算、兼顾不同天气过程的模拟场景构建是值得关注的3个关键问题，并针对性地提出了结合空间相关性建模和元件状态时序连接关系的概率化评估方法、考虑灵活性不足风险的长时序滚动模拟方法以及基于极值理论的天气场景构建方法等解决思路。

Abstract

In the context of climate change

the global generation ratio of renewable energy keeps growing

and the power system with an ultra-high proportion of renewable energy becomes the future blueprint

in which the low-capacity-factor wind and photovoltaic generation dominates (their electricity penetration exceeds 50%). However

the severe power generation fluctuation poses the dual risks of load loss and power abandonment

and the flexibility supply-demand balance becomes crucial and complicated. This paper proposes a new analytical framework for the flexibility supply-demand balance of the power system with an ultra-high proportion of renewable energy. The major structural and operational features of the power system with an ultra-high proportion of renewable energy are first analyzed. The basic principles and key challenges of flexibility supply-demand balance are then studied. Three key issues of concern are finally pointed out

including the evaluation and simulated calculation of flexibility supply-demand balance and the simulation scenario construction taking different meteorological processes into account. The corresponding solutions are provided as the probabilistic evaluation method combining spatial correlation modeling and chronological connection relationship of component status

the rolling long time-sequence simulation method considering the risk of insufficient flexibility

and the weather scenario construction method based on extreme value theory.

关键词

Keywords

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