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碳中和目标下福建省电源结构的优化

科技导报 2023年第22期41卷 67-76页

作者：方朝雄胡臻达陈晗施张林垚涂夏哲刘宇鹏陈伟强国网福建省电力有限公司经济技术研究院福州350012 中国科学院城市环境研究所环境与健康重点实验室厦门361021 厦门市城市代谢重点实验室厦门361021 厦门市城市环境智慧管理重点实验室厦门361021

电力清洁化是中国实现“双碳”目标的关键,其核心是电源结构如何优化重构。通过建立多目标优化模型,对比了2060年福建省在3种“最优”情景下的电力能源结构及其特点。结果表明:(1)福建省当前电源结构呈现火电占主导、水电占比逐步降低... 详细信息

电力清洁化是中国实现“双碳”目标的关键,其核心是电源结构如何优化重构。通过建立多目标优化模型,对比了2060年福建省在3种“最优”情景下的电力能源结构及其特点。结果表明:(1)福建省当前电源结构呈现火电占主导、水电占比逐步降低、核电占比升高、风光能初具规模、生物质能仍待发展的特征;(2)未来若全省形成以清洁能源为主、碳排放较低的能源结构,需将电力装机容量提升至25500万kW,并大幅增加清洁能源和储能设备的部署力度;(3)若以电源结构丰富、配置均衡为目标,需将电力装机容量提升至18000万kW,推动电源结构向多样化发展;(4)若形成以可控能源为主导、稳定性较好的能源结构,则需将装机容量提升至20550万kW,但碳捕获、利用与封存技术(CCUS)部署力度大、费用高。研究发现,CCUS普及率达到82%并每年获得超过2620万t的自然碳汇“配额”是全省构建以清洁能源为主的电源结构并实现电力行业碳中和的关键阈值。

关键词：碳中和电源结构优化模型情景分析

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基于多阶段随机规划的中国未来电源结构研究

电力建设 2022年第4期43卷 100-107页

作者：王帅王志成王智冬王秀丽张艳张静怡辛超山国网经济技术研究院有限公司北京市102209 西安交通大学电气工程学院西安市710049 国网新疆电力有限公司经济技术研究院乌鲁木齐市830000

作为“碳达峰,碳中和”目标实现的重要部分,电力系统的低碳化转型始终是中国能源行业的关键问题。为了更好地实现能源资源的优化配置和低碳目标的顺利实现,建立了基于多阶段随机规划和多区域电源结构规划的中国未来电源结构发展规划模... 详细信息

作为“碳达峰,碳中和”目标实现的重要部分,电力系统的低碳化转型始终是中国能源行业的关键问题。为了更好地实现能源资源的优化配置和低碳目标的顺利实现,建立了基于多阶段随机规划和多区域电源结构规划的中国未来电源结构发展规划模型。模型以规划期内总成本的期望值最小为目标,计及电力电量平衡、调峰平衡、区域互联等多方面约束条件,并引入了序贯决策所需的非预期约束条件使得规划结果集在多个不确定场景下分别达到最优,更好地模拟未来发展决策过程。考虑中国未来负荷和用电量增长的不确定性,文章对2020—2060年中国电源装机结构和发电结构进行规划,预测和分析了中国未来电源的发展和演进情况。

关键词：电源结构多阶段随机规划不确定性序贯决策

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城市电力系统演化路径的系统动力学建模分析

上海交通大学学报 2024年

作者：叶骏何一冰李先锋严国灿燕磊杭州市电力设计院有限公司浙江大学电气工程学院

为研究城市电力系统电源结构的演化路径，分析了城市电力系统各类电源装机容量的影响因素，建立了城市电力系统电源结构的系统动力学模型，包括电量平衡、火电发展、分布式风电发展、集中式风光发展和新能源承载能力模块。在建模过程中... 详细信息

为研究城市电力系统电源结构的演化路径，分析了城市电力系统各类电源装机容量的影响因素，建立了城市电力系统电源结构的系统动力学模型，包括电量平衡、火电发展、分布式风电发展、集中式风光发展和新能源承载能力模块。在建模过程中，采用符号回归方法客观、准确地设置模型参数，并着重考虑了低碳政策对各类电源的影响，以及新能源承载能力对新能源装机容量的反馈作用。通过差异化低碳政策场景仿真，得到了未来城市电力系统各类电源装机容量、新能源接入比例和新能源承载能力的变化趋势。仿真结果表明，低碳政策有助于新能源的发展和“双碳”目标的实现，助力城市能源体系的绿色低碳转型，但过高的政策强度可能导致城市电力系统新能源承载能力的不足，引发新能源的消纳问题。

关键词：系统动力学符号回归城市电力系统电源结构新能源承载能力

计及碳成本的区域间电价差与跨区电力交易量评估模型

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上海交通大学学报 2023年

作者：李威李然胡炎王曦炜熊康上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室

在实现“双碳”目标背景下，电力行业碳减排任务亟待完成；跨区电力交易能实现富余风光资源异地消纳，助力电力系统低碳转型。由于互联区域电源结构差异客观存在，碳成本对区域内出清电价影响程度不同，进而形成区域间动态电价差，影响... 详细信息

在实现“双碳”目标背景下，电力行业碳减排任务亟待完成；跨区电力交易能实现富余风光资源异地消纳，助力电力系统低碳转型。由于互联区域电源结构差异客观存在，碳成本对区域内出清电价影响程度不同，进而形成区域间动态电价差，影响跨区电力交易结果，并且交易结果又会加剧电源结构差异进一步影响区间电价差。为此，本文提出了一种计及碳成本的区间电价差与跨区电力交易量评估模型，通过将碳成本引入电力系统生产过程，理顺区间电价差和跨区电力交易的关系。在跨区电力交易量的评估中，以区间动态电价差为信号确定跨区电力交易量；在区间电价差的评估中，以各机组年收益率为依据更新区内电源结构，对比电源结构迭代前、后的电价差。以两互联地区开展跨区电力交易为例，算例仿真结果表明，所提模型能够有效评估区域间动态电价差和跨区电力交易量，量化电源结构演化对区间电价差的影响。

关键词：碳成本区间电价差跨区电力交易电源结构

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专栏评述:新型电力系统

工程科学与技术 2023年第2期55卷 70-71页

作者：肖先勇刘俊勇四川大学电气工程学院四川成都610065

关键词：电力系统新型电力电源结构可再生能源资源配置方式能源结构安全可控碳中和

基于CPS指标评估的不同场景调频储能容量配置

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太原理工大学学报 2020年第3期51卷 423-429页

作者：陈浩贾燕冰王晓勤郑晋韩肖清王金浩太原理工大学电力系统运行与控制山西省重点实验室太原030024 山西汾西重工有限责任公司太原030027 国网山西省电力公司电力科学研究院太原030012

具有快速、精准、瞬时吞吐能力大的规模化储能承担自动发电控制(automatic generation control,AGC)为各控制区二次调频提供了一种优质资源。为了对不同电源结构特征的应用场景配置合理规模的储能资源,提出了采用CPS(Control performanc... 详细信息

具有快速、精准、瞬时吞吐能力大的规模化储能承担自动发电控制(automatic generation control,AGC)为各控制区二次调频提供了一种优质资源。为了对不同电源结构特征的应用场景配置合理规模的储能资源,提出了采用CPS(Control performance standard)指标评估的储能容量配置方法。首先,针对我国形成的以火电、水电为主的两种电源结构构建了计及爬坡率约束及调频容量限制的火电、水电互联系统仿真模型。然后基于调频工况分析,考虑丰、枯水期各电源特性,提出了不同工况的调频指令分配方法。最后,通过仿真计算量化储能的贡献程度验证了不同场景储能调频需求具有差异性,并采用CPS性能评估指标及其改善情况得出不同场景储能容量配置的性能极值、经济极值。所提模型和研究结果对于合理规划各控制区储能容量具有重要的指导意义。

关键词： CPS 储能调频容量配置电源结构水电机组

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分“三步走”构建新型电力系统的战略构想

价格理论与实践 2022年第10期 71-74页

作者：林卫斌宁佳钧张凡北京师范大学经济与资源管理研究院国网能源研究院企业战略研究所

构建新型电力系统是我国实现碳达峰、碳中和的必由之路与核心举措。本文基于“双碳”目标约束对能源转型进行情景分析,并锚定非化石能源消费比重,根据电源结构与能源结构的系统耦合性,推导了以非化石能源发电比重为综合衡量指标的电力... 详细信息

构建新型电力系统是我国实现碳达峰、碳中和的必由之路与核心举措。本文基于“双碳”目标约束对能源转型进行情景分析,并锚定非化石能源消费比重,根据电源结构与能源结构的系统耦合性,推导了以非化石能源发电比重为综合衡量指标的电力系统低碳化进程。在此基础上,通过进一步细分电源结构,并从“以新能源为主体”的视角将构建新型电力系统划分三个阶段,提出“分三步走”构建新型电力系统的战略构想。

关键词： “双碳”目标能源系统电源结构非石化能源新能源新型电力系统

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丰宁电站电子文件归档实践

中国档案 2022年第8期 58-59页

作者：何颖珊王艳穆小红万海军河北丰宁抽水蓄能有限公司

2021年,国家电网有限公司发布了服务碳达峰碳中和、构建新型电力系统、加快抽水蓄能开发建设的重要举措。电网经济运行和电源结构的优化调整,使抽水蓄能行业迎来了快速发展的机遇期。河北丰宁抽水蓄能有限公司(以下简称“丰宁公司”)紧... 详细信息

2021年,国家电网有限公司发布了服务碳达峰碳中和、构建新型电力系统、加快抽水蓄能开发建设的重要举措。电网经济运行和电源结构的优化调整,使抽水蓄能行业迎来了快速发展的机遇期。河北丰宁抽水蓄能有限公司(以下简称“丰宁公司”)紧密结合抽水蓄能电站工程建设实际,开展了“建设项目电子文件归档和电子档案管理”试点研究工作,取得了初步成效。

关键词：电子文件归档抽水蓄能电子档案管理试点研究电源结构建设项目国家电网碳中和

计及能源-气候耦合机制的电力系统碳中和路径优化研究

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计及能源-气候耦合机制的电力系统碳中和路径优化研究

作者：马越山东大学

学位级别：硕士

随着全球大气平均温度日益升高,气候变化带来的潜在影响逐渐凸显。现代电力系统所面临的“迎峰度夏”现象更加显著,同时冬季负荷也在逐年增加,寒潮、干旱、洪涝等极端气象事件的出现愈发频繁,对电力系统稳定运行提出了更高的要求。在严... 详细信息

随着全球大气平均温度日益升高,气候变化带来的潜在影响逐渐凸显。现代电力系统所面临的“迎峰度夏”现象更加显著,同时冬季负荷也在逐年增加,寒潮、干旱、洪涝等极端气象事件的出现愈发频繁,对电力系统稳定运行提出了更高的要求。在严峻的气候变化形势下,实现面向碳达峰、碳中和目标的能源结构转型是现代电力系统亟待解决的重要问题。作为中国二氧化碳排放的主要来源之一,电力行业承担着巨大的减排压力,火力发电特别是煤电的有序退出、新能源机组的扩建路径成为当下的焦点。为了得到气候变化背景下电力系统实现碳中和目标的最优路径,本文围绕电力系统与气候系统之间的互馈耦合机制,建立了电源结构双层优化模型,得到面向碳中和目标的电力系统电源结构最优演化路径,对未来电力行业低碳发展具有重要意义。论文的主要工作和研究成果如下:(1)能源-气候互馈耦合机制建模。建立能源-气候互馈耦合模型,将气候变化对电力行业的影响分为年用电量和年负荷峰值两个维度,量化气候变化对负荷特性的影响,作为电力系统模型的年用电量、年负荷峰值预测环节;将全球碳排放按来源分别计算,从电能产出角度计算电力系统碳排放,将除电力行业之外的其他行业和除中国之外的其他国家碳排放量作为外生变量加入模型以计算全球大气层碳存量变化,使用永续盘存法来进行资本存量的推算,结合柯布-道格拉斯生产函数模拟经济产出,提出二氧化碳排放的基本计算方法;建立气候系统大气碳库模型和温升模型,描述碳排放与气候系统温升之间的关系。最后对所建立模型进行基于历史数据的参数辨识,通过对模型计算结果和实际历史数据进行对比,验证了模型的有效性。(2)进行发电技术特征分析并建立了基于模型预测控制(Model Predicive Control,MPC)的双层优化模型。分析不同发电技术的特点,引入发电容量系数来表征不同发电技术的实际发电能力,提出考虑可再生能源不确定性的发电容量系数预测方法;考虑电力控制技术进步对电源规划的影响,将其表征为负荷峰值气候敏感性的降低和风电、太阳能发电技术发电能力的提高;然后考虑不同发电技术的发电能力差异和电力行业面向“双碳”目标的减排约束,计及不同发电技术建设成本、运行成本、碳排放成本与年度调控成本,提出MPC动态规划框架下的电源结构低碳演化路径双层优化模型,为课题研究提供方法支撑。(3)进行基于能源-气候互馈耦合模型和MPC双层优化模型的电力系统碳中和路径优化与分析。基于能源-气候互馈耦合模型和双层优化模型,设置电力行业低碳转型的基本参数和基准场景、低碳场景、强化低碳场景三种发展场景,针对不同发展场景进行电力行业低碳演化最优路径求解与分析,比较不同场景下的演化路径对电力系统和气候系统产生的影响;然后对模型进行Sobol灵敏度分析,使用蒙特卡洛估计方法计算关键参数的一阶影响因数和全局影响因数,通过两个指标量化不同参数输入对演化路径的影响,最后给出促进中国电力行业电源结构低碳演化的针对性建议。

关键词：能源-气候互馈耦合电源结构低碳演化模型预测控制灵敏度分析