华北电力大学曾鸣等：能源互联网背景下新能源电力系统运营模式及关键技术

发布时间：2016-08-18 08:22

  本文关键词：能源互联网背景下新能源电力系统运营模式及关键技术初探，由笔耕文化传播整理发布。

能源互联网背景下新能源电力系统运营模式及关键技术初探

曾鸣，杨雍琦，李源非，曾博，程俊，白学祥

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2016.03.007

1研究背景　　目前我国正处在能源行业的关键转型阶段，随着化石能源的枯竭以及环境的不断恶化，传统的以化石能源为核心的能源生产消费体系已经难以为继，因此构建以风能、太阳能等新能源为核心的能源供需体系、引导能源行业转型升级，已经成为我国能源领域的重要发展方向。而电力作为二次能源的核心，能够将新能源转化成为直接可用能量，因此引导传统电力系统向着新能源电力系统转化是实现上述能源转型的关键途径，实现这种转型也是我国能源革命的重要目标。在实现上述能源革命目标的过程中，能源互联网将起到重要作用，其融合、开放、智能的特征将能够在我国现有能源系统的基础上实现多能互联、协同调度，提升能源系统整体效率。2论文针对的问题和研究意义　　目前来看，有关能源互联网与新能源电力的相关研究主要集中在物理技术、信息技术等方面，对能源互联网与新能源电力系统协同运营等方面的探讨较少。由于电力是二次能源的核心，具备将风能、太阳能等可再生能源以及石油、天然气等传统化石能源转化成为可用能量的能力，因此电力系统将是整个能源互联网的核心，通过能源互联网技术推动新能源电力系统的完善、发展将是本文的主要研究目标。因此本文将在分析能源互联网与新能源电力系统兼容性的基础上，提出能源互联网与新能源电力系统协同优化运营模式，分析使两者相互衔接的关键技术并提出相应的政策建议及展望。3论文重点内容

　　能源互联网的基本架构如图所示：

图1  能源互联网的基本架构

　　在能源互联网环境下，能源开发、利用和管理模式都将发生本质变化，能源供应体系将呈现分散和集中能源模块相结合的形式，在每个分散能源模块自平衡、自优化的基础上，实现分散模块与集中模块的协调互补，进而在能源供应端自身以及能源供需双侧都达到协同优化，上述思路将是对新能源电力系统运营思路的一种提升。能源互联网背景下新能源电力系统的运营模式主要包括：

　　1）分散模块自平衡与交互协作模式。分散能源模块以能源模块信息能量交互分析技术为核心，主要包括能源生产与供应、能源传输、能源利用三个基本组成部分，是整个能源互联网框架的能源供应基础模块。各个能源模块之间紧密相连，各自具备自平衡能力，同时又具备自身独有的特点，因此还应当在自平衡的基础上实现交互协作。当某个分散能源模块无法实现自平衡，或者为实现自平衡而付出较大代价时，可在若干个能源模块之间进行交互协作、能量互通、互补协调，从而降低达到全局最优所需付出的代价。

　　2）能源供需协调优化规划模式。能源供需协调优化规划模式以广域能源资源协调优化规划技术为核心，是针对目前能源系统规划设计问题的解决方案之一，该规划模式分为两个层面：第一，分散能源模块层面，在规划阶段就要求充分考虑分布式发电及灵活可控发电资源的选址定容优化，为分散模块内部的运营优化提供基础。同时规划设计与分散式能源供应模块相适应的配套设备，包括微网、储能设备等；第二，广域能源供需层面，对广域范围内未来能源供需发展情况进行定量分析预测，以此为依据规划设计和构建能源供应模块、能源输送模块。

　　3）广域能源供需协同优化运行模式。该模式以广域综合能源协同调度技术为核心。在能源互联网框架下，集中能源模块也包括能源供应、能源传输、能源管理三个组成部分。能源分散模块在实现自平衡的基础上，，与能源集中模块中的能源供应部分形成协调互补，充分发挥分散模块可控性强的特点，弥补新能源发电的间歇性与随机性特征，从而降低发电侧出力的随机性，降低新能源电力系统中为新能源发电提供调峰的化石能源发电的数量，提高新能源电力系统运行的安全可靠性，降低系统运行成本。

4结论　　要进一步发挥能源互联网对新能源开发利用的促进作用，必须在运营模式上实现分散能源模块和集中能源模块的优化协调，实现广域层面上的各能源系统协同互补；在技术层面上将互联网技术引入传统能源行业，加强能量流与信息流的广泛交互；在政策层面上尽快完善各项机制政策，促进能源互联网与新能源电力系统有序健康发展。团队介绍

团队负责人曾鸣

　　华北电力大学能源互联网研究中心整合华北电力大学校内外能源领域的优势科研力量，形成由经济管理、电气、能源与动力、可再生能源、信息与通信、人文社科等多学科、跨专业组成的科研团队。华北电力大学能源互联网研究中心主任曾鸣教授及其科研团队已经在科学研究、产业化和人才培养方面取得丰富成果，对能源互联网未来发挥重要的支撑作用。

　　新能源电力系统国家重点实验室是以华北电力大学“电力系统保护与动态安全监控”教育部重点实验室为基础，整合学校其他优势科技资源而形成的一个研究实体，2011年3月由科技部批准建设，2014年9月通过专家验收。实验室面向我国规模化新能源开发、利用的重大需求，聚焦新能源电力系统的重大科技问题，以多学科交叉为基础，开展创新性研究，主攻新能源电力系统安全、经济运行的基础和应用基础理论，深入研究规模化风能、太阳能等新能源电力接入后对电力系统的影响与交互作用机理，建立大时间尺度紧密耦合且具有强随机性的复杂电力系统分析、控制理论与方法的科学研究体系，为我国能源可持续发展以及新能源战略性新兴产业发展提供科技支撑。

引文信息

曾鸣, 杨雍琦, 李源非, 等. 能源互联网背景下新能源电力系统运营模式及关键技术初探[J]. 中国电机工程学报, 2016, 36(3): 681-691.

ZENG Ming, YANG Yongqi, LI Yuanfei, et al. The preliminary research for key operation mode and technologies of electrical power system with renewable energy sources under energy internet [J]. Proceedings of the CSEE, 2016, 36(3): 681-691 (in Chinese)．

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本文编号：96879