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《电力系统生产成本建模中机组承诺的CSP聚类》

  • 来源专题：可再生能源
  • 编译者： pengh
  • 发布时间：2020-12-28

  • 电力系统规划需要长时间的机组承诺仿真(UC)，最长可达数年或数十年，采用生产成本模型(PCM)进行，通常最终解决多个混合整数规划问题。聚光太阳能发电(CSP)由于其复杂的结构和运行特性、小的单元容量和大的单元数，极大地增加了PCM的计算量。为提高大规模CSP发电的电力系统PCM效率，提出了一种基于CSP机组模型的CSP聚类方法，该模型考虑了CSP的启动和蓄热过程，正确模拟了CSP的运行，避免了不可行的运行方案。在CSP聚类方法中，一系列CSP单元以聚类的形式进行建模，将众多的二进制变量替换为整数变量。变量的数量可以大大减少，问题规模也可以大大减少。通过对IEEE-RTS 1979修订版的案例研究，验证了所提模型和方法的有效性。CSP聚类方法优于引入的聚合单元模型。采用CSP的UC求解时间大大缩短(甚至减少1 ~ 2个数量级)，且具有较高的精度，特别是发电成本，其偏差通常低于0.1%。该方法在大规模CSP发电的电力系统规划和运行中具有很大的应用潜力。

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相关报告

  • 《电力知识 | 电力系统简介——输电》
    • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2023-03-13
    • 电能的传输，是电力系统整体功能的重要组成环节。发电厂与电力负荷中心通常都位于不同地区。在水力、煤炭等一次能源资源条件适宜的地点建立发电厂，通过输电可以将电能输送到远离发电厂的负荷中心，使电能的开发和利用超越地域的限制。与其他能源输送方式相比较，输电具有损耗小、效益高、灵活方便、易于调节控制、减少环境污染等优点。 广义的输电线路：从发电到用电的中间线路都算“输电线路”。 狭义的输电线路：一般来说35kV以上（不含）的属于主网输电线路，在电网就简称输电线路（狭义），35kV以下算是配电线路。 一、输电原理 输电线路是用变压器将发电机发出的电能升压后，再经断路器等控制设备接入输电线路来实现。 通过输电，把相距远的（可达数千千米）发电厂和负荷中心联系起来，使电能的开发和利用超越地域的限制，输电还可以将不同地点的发电厂连接起来，实行峰谷调节。 输电不只是为了能让用户能用上电，还有让用户能够有多路电可用，可备用，提高用电可靠性。 二、输电种类 按照输送电流的性质，输电分为交流输电和直流输电。 1.交流输电 交流组网 发电厂发出的电能多为三相交流电，通过升压变压器，高压输电线路和降压变压器，配电线路和配电变压器将电能输送到用户。 2.直流输电 将发电厂发出的交流电通过整流站变换成直流电，经直流电路输送到受端后，逆变站把直流电转换成交流电送到用户。 主要应用： 远距离大容量输电。直流电缆不存在电容电流和电抗其输送距离不受限制。 非同步联网。直流输电系统联网，不存在稳定性问题及故障连锁反应。 海底电缆送电。交流电缆线路的输送受电容电流限制，难以实现远距离送电。 三、输电原因 集中发电效率高，大发电机组的转换效率高，运维成本低，在每kwh（千瓦时）上都是更划算的。 发电用的煤、水等资源在某地富集，其他地方要用电却离资源非常远，就得送电。 送电的成本远低于送煤、石油等自然资源的成本，属地将资源转化为电力，再到用能地区，是最经济的方式。 四、输电电压等级   输电电压等级分类 电从发电机出来，需要去变压器升压，把电压升高会更利于运输。 因为传输电力是有损耗的，计算方式为，电流越大，发热越大，损耗越大，经济性越差，反之，电压越高，电流就越小，损耗就小，经济性好，所以远距离传输都要用高电压输电。 一般主网电压等级是220kV或者500kV（西北电网是330kV，750kV），升至这个电压等级后，由输电线路与电网连接，就叫做并网发电了。 五、输送电能流程   输送电能流程 输送电能总共有：发电站→升压变压器→高压输电线→降压变压器→用电单位等五个流程。 电力工业初期，发电厂建在电力用户附近，直接向用户送电，所以那个时候只有发电和用电两个环节。 随着电力生产规模和负荷中心规模的扩大，发电中心，如大型火电基地、水电基地和核电基地均远离电力工作中心，为了让那些距离远的电力用户也用到电，就需要高压输电。 六、输电线路的构成   按照设备状态检修定，输电线路主要划分为7个单位一1个环境。 7个单元分别是杆塔、导地线、绝缘子、金具、杆塔基础、接地装置、附属设施；一个环境是指通道环境。 七、输电线路的运维   输电线路运维的主要工作： 1.巡视 定期或临时去户外巡视线路，及时发现线路本体、附属设施以及线路保护区出现的缺陷或隐患，近距离对线路进行观测、检查、记录的工作，并为线路检修、维护及状态评价（评估）等提供依据。 2.检测 输电线路检测主要检测项目保护区、基础、杆塔、防雷设施及接地装置、导线和绝缘子等等，由线路运行单位负责。是发现设备隐患、开展设备状态评估、为状态检修提供科学依据的重要手段。 3.维修 线路维修应遵循“应修必修，修必修好”的原则。状态检修是在对输电设备或部件所处的健康状态进行诊断的基础上，对设备状态量超过状态控制值的部位或区段进行维护和修理的过程。线路状态检修工作包括停电、不停电测试和试验以及停电、不停电检修维护工作。 八、输电线路和气象灾害 输电线路因为都在荒山野岭，且悬空线不是一个很稳定的结构，受气象的影响很大，只要一故障就是实时大面积的影响，所以气象灾害是输电线路的一个重要研究课题。这里介绍下对输电线路影响大的气象灾害。 1.山火 山火就是森林火灾，它对输电线路的安全影响极大，会导致送电通道的多回线路出现同时跳闸的现象，大量的输电不能正常输出，影响用电的安全与稳定。 所以，对通过林区的架空输电线路，应加强巡视和维护，导、地线与树木间距离应符合有关规定。 2.雷电 雷电对输电线路的危害极大，有可能直接被击中，对电网中的变压器和绝缘薄弱的设备产生巨大的危害性。它还可能伴随着跳闸、大面积断电的现象出现。所以，各电压等级线路应具备相应的耐雷水平，不满足要求的应采取措施加以解决。 3.风灾 风灾包括了台风、飓风和强风等，大风可以将输电杆塔损坏，导线在空中强烈晃动，导致风偏放电、跳闸、断电等现象。为了更好防止风偏故障的发生，需在设计风速、设计裕度、施工安装工艺、杆塔塔头尺寸等多个方面进行加强，以有效预防输电线路风偏闪络的发生，降低跳闸事故机率。 4.冰灾 影响输电线路正常安全运行的主要气象灾害是导线覆冰。通常输电线路的覆冰会增大线路与杆塔的负荷，使得导线受风的面积增加，容易使输电线路诱发不稳定的驰振，导致跳头、扭动、冰闪跳闸等恶性事故出现，从而导致电网出现大范围的停电现象。 中国近十几年的输电线路受到冰灾的影响，产生过几次重大的电网安全事故，如2008年的冰灾是最为严重的一次，多年罕见持续的冻雨、冰雪天气，对南方的多个省区造成了重要的影响，对电网安全构成了极大的威胁。 5.地质灾害 滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地震等地质灾害是影响我国户外输电线路运行安全的重要因素，严重还会导致大电网解列运行。尤其是地震灾害对输电线路和电网的影响，使多条输电线路跳闸，导致电力中断、电厂设备损坏停运等危害。
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  • 《以数字电网推动新型电力系统建设》
    • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2022-07-19
    • 实现碳达峰碳中和目标，是我国实现可持续发展、高质量发展的内在要求，也是推动构建人类命运共同体的必然选择。 构建以新能源为主体的新型电力系统，应把握新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局。深入扎实推进能源革命，亟需开展新型电力系统建设，发挥在全社会能源资源优化配置中的积极作用，促进能源绿色生产和消费，推动能源发展战略落地，支撑“双碳”目标的实现，为建设人与自然和谐共生的美丽中国夯实基础。 构建新型电力系统意义重大 新型电力系统强调数字技术进步与用户需求驱动变革，以建设多样互动的用电体系为目标，推动“源网荷储”的互动融合和关键技术应用，更加关注电网数据价值的发现和创造。构建以新能源为主体的新型电力系统，是全面建设社会主义现代化强国的物质基础，具有重大的历史意义和现实意义。 构建新型电力系统是新时代生态文明建设的创新实践。构建以新能源为主体的新型电力系统，一方面将大幅减少化石能源开发和使用带来的环境污染，兼顾了发展和保护之间的关系，实现人与自然和谐共存；另一方面将提供更加绿色低碳的能源供给，服务人民用上清洁能源，为人民创造更多的自然财富、生态财富，满足人民日益增长的优美生态环境需要。 构建新型电力系统是实现碳达峰碳中和目标的重要手段。电力是我国是碳排放量占比最大的单一行业，直接影响碳达峰碳中和的整体进程。大力发展新能源是推动能源绿色低碳转型的重要选项。随着“新电气化”引领终端电能替代加速推进，终端能源绿色消费比重将持续提升，电力转型发展对于实现碳达峰碳中和目标将起到决定性作用。 构建新型电力系统是贯彻能源安全新战略的时代需要。能源安全就是国家安全。自“四个革命、一个合作”能源安全新战略提出以来，我国步入能源高质量发展阶段，建设新型电力系统，把能源的主动权掌握在自己手中，确保能源供应保障能力不断提升，能源消费结构优化成果显著，能源技术创新日新月异，能源体制机制持续优化，从而促进用能绿色低碳化，助力改善终端用能能效水平，推动形成能源节约型社会，构建能源消费新格局。 数字电网是支撑新型电力系统的关键载体 2019年，南方电网公司研究提出数字电网建设和数字化转型的战略部署。数字电网是以物理电网为基础，以数据为生产要素，新一代数字技术与电网技术、业务、生态融合的新型能源网络。数字电网依托强大的“电力+算力”，以物理电网为基础，以云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能等数字技术为手段，有效贯通电力系统各环节的能量流、信息流、价值流，在数字物理电网、数字企业运营、数字客户服务、数字经济产业四大方面承载新型电力系统建设。 数字化转型、数字经济已成为国内大型企业培育竞争新优势的普遍选择。数字电网作为“云大物移智链”等数字技术的综合应用，成为了数字技术在电力系统的代名词。新型电力系统在数字电网的支撑下，数字技术与物理系统将深度融合，整个系统表现出设备全面互联感知、系统运行规律和潜在风险精准分析、系统智慧决策、指令快速执行、业务高效协同等特色。以数字化改造提升传统电网业务、打造现代供电服务体系、开拓能源数字经济市场，是电网企业主动适应新型电力系统面临的新形势、新要求。在能源革命和数字革命相融并进的当下，数字电网将有力推进能源革命向纵深发展，成为支撑新型电力系统的关键载体。 以数字电网为基础科学构建新型电力系统 作为保障国家能源安全的“国家队”，电网企业必须发挥“引领者”作用，坚持不懈推进科技进步与创新，推动实现以数字电网为基础的新型电力系统构建目标。 一是建立发挥数据要素作用的体制机制。推动电力数据要素市场机制建设，加快完善电力数据要素市场化配置，以数据要素的合规高效流动，推动电力系统中其它生产要素充分融通，实现以数据流优化电力流、业务流，进而带动全要素生产率提升。加强对数据资源确权、流通交易、收益分配等数据基础制度研究，通过研究制定数据资源确权、交易、收益分类等一系列机制，充分调动电力系统数据资源流通活力。 二是推进新型电力系统建设的协同规划机制。完善支撑能源绿色低碳发展机制，大力发展新能源，坚持集中式和分布式并举，支持广东海上风电积极稳妥发展，推动西南水电加快开发、沿海核电安全发展、气电合理发展。建立跨省跨区通道输送高比例绿色电力保障机制。建立新能源开发与配套电网建设协调推进机制，建立新能源配套电网项目核准绿色通道，保障新能源与配套电网项目同步核准。将新型电力系统成本分摊问题在规划阶段予以考虑，专门设立能源规划研究机构开展规划编制，建立跨部门协商工作机制，加强能源规划与其他规划的衔接协调。加强数字技术在新型电力系统协同规划的应用，推动新型电力系统建设申请、需求分析、规划设计等全流程线上审批，推动数字电网对电力系统规划建设综合研判，科学规划新能源建设规模、并网时序及空间布局。 三是建立适应多元主体协同发展的电力市场机制。建立健全适应新型电力系统的电力市场机制，充分发挥市场在能源资源配置中的决定性作用，以多元竞争的市场格局推进能源结构转型。加快建立多层次统一电力市场体系，加快国家电力市场建设，积极在南方、京津冀、长三角等条件相对成熟的地区探索建设区域电力市场，健全全国、省（区、市）、区域各层次电力市场体系。积极探索区域市场架构和模式。推动数字技术支撑电力现货交易、绿电交易。 四是引导绿色能源生产消费的价格形成机制。推动新型电力系统建设，需要继续统筹发挥好“有效市场”和“有为政府”作用，科学形成、准确释放价格信号，积极引导绿色能源生产消费，推动电力资源优化配置。完善新能源发电上网电价形成机制，以市场化方式发现新能源发电上网或差价合约价格。加强研究大数据技术支撑快速、准确测算电网各环节成本应用，为新型电力系统建设下政府部门厘清电力各环节成本、有序推进电价改革、准确核定输配电价提供技术手段。 五是推动建立电碳市场协同运营和发展机制。电力市场、碳市场在核心产品属性、政策、技术、市场定位等方面联系密切，市场间的协同运营，有利于形成合力，充分发挥综合调控作用。探索电碳产品互认联通机制，加强电碳市场监管模式和治理体系的统筹谋划，构建电碳计量技术体系，利用大数据加强电碳排放核算。 六是支持绿色产业技术发展的金融服务体系。当前，金融服务对新型电力系统建设相关的绿色产业、节能减排等技术创新的支持力度有待提升，亟需充分发挥金融服务实体经济的作用，助力建设新型电力系统。拓宽支持绿色产业技术发展的投融资渠道，完善绿色产业技术的金融支持政策，加强基于电力数据的碳金融体系研究。 七是完善新型电力系统建设的相关治理体系。推动新型电力系统建设，需要进一步完善治理体系、提升治理效能，为新型电力系统建设提供更加坚实的制度保障。建立健全新型电力系统建设相关法律和标准体系，运用大数据、互联网等数字技术提升能源产业链的监管治理能力，优化新型电力系统科技创新环境。 南方电网公司深圳数字电网研究院承担着企业责任和社会责任，坚决贯彻落实国家重大部署，以数字电网推动新型电力系统发展，将通过研发创新、技术平台、软硬集成、实施运营四大体系，深耕互联网、物联网领域，具备全过程的IT服务价值创造能力，支撑新型电力系统信息化、数字化、智能化建设，为我国实现碳达峰、碳中和目标贡献力量。
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