如何实现灵活高效智能配电网的思路与实践-第2页-北极星输配电网

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1.3 考虑灵活性资源的规划和运行方法及实例研究

为提高高占比RES智能电网的运行效率和效益，必须在电网规划时考虑如何配置灵活性资源，这与满足容量裕度的N-1规划方法相似，只是规划方法更加复杂，需要考虑不同灵活性资源的特点、网络结构和运行方式。并且，还要在可靠性和经济性之间进行权衡，从而达到合理配置灵活性资源的目的。除了规划，在运行中也要根据实时情况和负荷预测数据，合理调配和激励各种灵活性资源。

美国工业界专门针对此研究成立了北美电力可靠性委员会（NERC）关键可靠性服务（在爬坡需求方面）的工作组，以及由美国电力科学研究院（EPRI）领导的IEEE灵活性研究工作组。EPRI主要侧重于研究以下内容：①集中发电的灵活性以及提供灵活性所需的系统支持；②考虑灵活性的集成建模框架；③在集成的电网构建考虑系统灵活性的成本效益框架和开展灵活性试验项目。另外，EPRI还发布了灵活性白皮书（FlexibilityWhitePaper）以及容量和电量白皮书（CapacityandEnergyWhitePaper）。

关于考虑灵活性的配电网络规划的研究，EPRI主要涉及以下几个方面：①用于评估电网是否具有足够灵活性的工具和指标；②多层筛选和细化方法的研究；③考虑输电和资源充足性的研究；④展示和改进方法的案例分析。一些具体项目包括化石能源电厂的灵活运行建模、储能的价值评估、需求侧灵活性的示范等。图2为EPRI174号研究计划“分布式可再生能源集成方式”的总体架构。

图2EPRI174号研究计划：分布式可再生能源的集成方式

EPRI从上述研究中得到的一些结论如下：

1）通过研究时间间隔在60min内的灵活性资源匮乏现象，发现较高的时间分辨率数据将对研究是有利的。

2）峰荷持续540min（9h）的系统可能需要增加额外的容量，即使有条件，这样的系统也不太可能让长期启动的机组离网运行；在这种情况下，系统内部可能存在不灵活互联的电网，如果互联电网具有灵活性则可以缓解该问题。

3）通过研究频次少于1h的灵活性资源匮乏情况发现，改变运行状态也许足以满足机组爬坡和备用等的需求，而一些长效的缓解措施则包括互联运行或增加新容量。

2 有效配置和利用灵活性资源的实践案例

本节介绍了EPRI从发电侧、德国造纸业从需求侧以及意大利国家电力公司从配电侧出发，有效配置和利用灵活性资源的实践案例。

2.1 提高发电侧灵活性

发电侧的灵活性主要体现在适应负荷波动变化的功率、电量和爬坡速率调整几个方面。在传统发电模式下，一般发电机组总容量为年最大负荷的1.3–1.5倍即可满足负荷波动的需求。随着可再生能源发电量占比的不断增加，在各国发电装机总容量数倍于年最大负荷的情况下，发电侧灵活性将面临以下挑战：首先，不仅要预测日负荷曲线，还要预测可再生能源出力曲线；其次，如何调整爬坡速率以满足“鸭型”净负荷曲线的需求；第三，在产能过剩而且不能削减可再生能源发电时，如何调整传统发电出力以满足可再生能源的发电特征。

早在2013年，美国加州电力调度中心（CAISO）就预测，按照现在加州光伏发电的增长速度，到2020年光伏发电就能取代火力发电，在其电力系统中占领主要地位。图3是从2012–2020年加州某天24h的净负荷曲线，呈现非常明显的鸭子形状；在“鸭颈”区域，3h内约需要13000MW的爬坡能力。

图3CAISO的“鸭型”净负荷曲线

EPRI研究了针对需求、风电和净需求在不同时间尺度下的爬坡幅度（用百分位数来表示其可能性），即灵活性需求，如图4所示。对于净需求、风电和需求所要求的爬坡幅度（灵活性）将在各自对应的两条曲线所包络的范围之内变化。

图4净需求、风电和需求所要求的爬坡幅度百分位数随时间的变化

延伸阅读：智能配电网规划的方法和工具是什么

原标题：实现灵活高效智能电网的思路与实践

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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