基于技术与市场灵活性统一框架的新能源消纳能力评估方法技术

一种基于技术与市场灵活性统一框架的新能源消纳能力评估方法，首先建立基于时间尺度的区域电力系统电源侧、网架侧、负荷侧以及储能侧的技术灵活性资源框架；其次建立考虑现货市场、风火发电权交易、跨省区交易和调峰辅助服务市场的市场灵活性机制框架；然后综合考虑技术灵活性资源与市场灵活性机制，建立促进新能源消纳的电力系统灵活性统一框架；最后，利用该框架通过新能源弃电率对新能源消纳能力进行定量评估，其评估结果将指导区域电力系统进行灵活性资源选取，进而，不断更新迭代区域电力系统优化运行。电力系统优化运行。电力系统优化运行。

【技术实现步骤摘要】
基于技术与市场灵活性统一框架的新能源消纳能力评估方法


[0001]本专利技术涉及一种新能源消纳能力评估方法。

技术介绍

[0002]当前，加快发展新能源已成为国际社会推动能源革命、应对全球气候变化的普遍共识和一致行动。中国的新能源发展已经走在了世界前列，截至2016年年底，风电、太阳能发电装机规模均居世界第一。随着新能源加快发展，中国局部地区出现了弃风、弃光现象，新能源消纳矛盾逐渐显现。由于资源禀赋特点、电力系统条件和市场体制机制问题，新能源大规模开发利用面临很大挑战。随着电力市场改革的深入，我国也采取了促进新能源消纳的系列措施，并取得一定成效。为了解决高比例可再生能源消纳问题，不仅需要引导新能源参与市场交易，还要从限制可再生能源消纳的关键问题入手，提高电力系统消纳、传输可再生能源电力的能力，即需要充分挖掘电力系统灵活性调节的潜力，以合理的手段促进灵活性资源投资和提高灵活性资源的利用效率。
[0003]在研究新能源消纳能力上，国内外学者逐渐形成了共同的认识：首先，应从单一增强电源侧灵活性资源调节能力转换为增强电源侧、网架侧、负荷侧以及储能侧灵活性以提高新能源消纳能力；其次，从单一区域就地消纳新能源转换为电网互联、跨区域供电；再者，分析新能源发电并网时，应从传统的生产模拟方式转换为考虑经济、环境保护以及机组组合等多方面因素的生产模拟计算，等等。
[0004]电力系统的特性是发、输、配、用电瞬时完成，电源调节能力、电网联通规模、负荷规模及响应能力共同决定了新能源消纳潜力，需在电源侧、网架侧、负荷侧以及储能侧积极挖掘最大限度实现新能源消纳潜力的技术。发挥各类技术潜力提高新能源消纳水平的同时，也需要市场机制的积极引导，市场机制决定了新能源消纳潜力的发挥程度。因此，促进可再生能源的消纳，既需要技术驱动，也需要市场机制配合。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术的缺点，提出一种基于技术与市场灵活性统一框架的新能源消纳能力评估方法。本专利技术全面考虑促进新能源消纳的途径，并通过新能源消纳能力指标
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弃电率，定量分析新能源并网灵活性应用能力。
[0006]所述的基于技术与市场灵活性统一框架是指在将不同时间尺度下的灵活性市场机制应用于电源侧、网架侧、负荷侧和储能侧四个环节，各使灵活性资源在四个环节的不同时间尺度运行，实现同分布位置的不同时间内共同促进新能源消纳。本专利技术促进新能源消纳的技术与市场灵活性分析框架，包括技术灵活性资源与市场灵活性机制两大主要部分；再通过计算弃电率对新能源消纳能力进行评估。
[0007]具体步骤为：
[0008]步骤一，建立技术灵活性资源分析框架体系。
[0009]建立技术灵活性资源分析框架体系大方法是首先收集技术灵活性资源，将收集到
的技术灵活性资源通过横向分布位置以及纵向时间尺度进行分类，横向分布位置包括电源侧、网架侧、负荷侧和储能侧，时间尺度包括秒级、分钟级和小时级。
[0010]电源侧的灵活性资源是指具有灵活调节能力的发电机组，包括火电机组、水电机组为代表的常规发电机组、抽水蓄能电站以及光热发电机组等，上述发电机组积极参与调峰，促进新能源消纳。常规火电机组出力较大，并且变化范围也较为稳定，但是调节能力不强，调节速度较慢，具有爬坡速率约束；可调节性水电是综合性能最高的传统灵活性资源，可提供较大调节容量，调节幅度一般能达到0-100％，并且响应时间较快，调节速率较高，可以提供旋转备用、事故备用、调峰、调频等灵活性服务；抽水蓄能电站具有良好的调节性能，且能够满足向上和向下两个方向的灵活性需求，但是由于电力系统中的抽水蓄能电站数量很少，所以目前其灵活调节容量较低。
[0011]在电网侧，灵活性资源是指区域电网互联以及微网。现代电力系统正向大电网互联的方向发展，本地电网扩展及省外电网互通互联正在逐步发展，这些措施具有灵活运行和区域互济的作用，区域间电网存在着电力传输的关系，一个区域电网的互联供电区域电网可以作为该区域的灵活性资源，在调度中也可以通过控制两个区域之间联络线上的传输功率来响应灵活性需求。微网是一个在大电网下形成的集分布式发电、储能、负荷、综合调度系统于一体的自平衡体，微网的供电网络具有模块化和分散式的特点，具有灵活性储能和灵活性负荷资源，通过高度信息化、自动化的综合能源系统可实现对微网运行高效调控，并且具有较高的可再生能源生产和消纳能力。微网不仅具有很高的内部灵活性，通过并网运行，既可以成为电力系统的灵活性电源，又可成为电网中的灵活性负荷。
[0012]在负荷侧，灵活性资源主要体现在负荷管理和需求响应方面，例如空调、热水器等可中断负荷，主要机制为对可中断负荷进行分组编排，在不影响正常生产和生活的前提下，对其进行管理与控制，主要用于响应电力系统的短期行为。可中断负荷作为灵活性资源潜力较大，具有较大的研究和开发价值。其次，参与电能替代的电动汽车、电采暖等等也属于灵活性负荷资源。
[0013]在储能侧，储能系统是可调用资源中灵活性性能最高的资源，既是灵活性发电资源，又是灵活性用电负荷，可提供日、小时、分钟、秒多时间尺度的调节，且响应速率快、调节精准。储能系统不仅可以削峰填谷，平滑负荷，降低供电成本，还可以提高系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动，更重要的是，储能与可再生能源的结合，提高了可再生能源的利用率。储能系统按照在电力系统中的位置分类主要包括电网侧储能、场站侧储能、用户侧储能等等，按照储能方式分类主要包括氢储能、电池储能、飞轮储能、压缩空气储能等。
[0014]所述的技术灵活性资源框架体系建立过程为收集技术灵活性资源，并将收集到的技术灵活性资源通过横向分布位置以及纵向时间尺度进行分类，横向分布位置包括电源侧、网架侧、负荷侧和储能侧，时间尺度包括秒级、分钟级和小时级。
[0015]步骤二，建立市场灵活性机制分析框架体系。
[0016]在所述步骤1利用技术灵活性资源最大限度挖掘新能源消纳潜力的基础上，所述步骤2建立市场灵活性机制分析框架体系是利用电力市场灵活性机制作为引导，收集市场灵活性机制，将收集到的市场灵活性机制通过纵向时间尺度进行分类，时间尺度总体分为现货市场时间尺度以及中长期市场时间尺度，细致划分为日前、季度以及长期时间尺度，实现新能源消纳潜力的最大发挥程度，具体如下：
[0017]市场灵活性采用现货市场与中长期市场相结合的模式，通过调频、调峰手段辅助服务市场、风光水火打捆、跨省区交易以及分时电价，利用市场机制最大限度发挥新能源消纳的程度。
[0018]分析现货市场机制与中长期市场机制；
[0019]所述的电力的现货市场主要指开展日前、日内、实时电能量交易和备用、调频等辅助服务交易。现货市场机制不仅是发展中长期合约、电力期货市场的重要基础，也是引导建设灵活电力系统、激励辅助服务和需求响应、消纳高比例波动性可再生能源发电的必然要求。建立有效竞争的现货交易机制,发现价格，引导用户合理用电，促进新能源发电、储能装置参与实时平衡调节。
[0020]所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于技术与市场灵活性统一框架的新能源消纳能力评估方法，其特征在于，所述的基于技术与市场灵活性统一框架是指在将不同时间尺度下的灵活性市场机制应用于电源侧、网架侧、负荷侧和储能侧四个环节，各使灵活性资源在四个环节的不同时间尺度运行，实现同分布位置的不同时间内共同促进新能源消纳；所述方法包括以下步骤：步骤1：建立技术灵活性资源分析框架体系；步骤2：建立市场灵活性机制分析框架体系；步骤3：建立考虑市场环境的促进新能源消纳的多时间尺度下灵活性资源统一框架体系；步骤4：评估新能源消纳能力。2.根据权利要求1所述的新能源消纳能力评估方法，其特征在于：所述步骤1建立技术灵活性资源分析框架体系的方法如下：收集技术灵活性资源，将收集到的技术灵活性资源通过横向分布位置以及纵向时间尺度进行分类，横向分布位置包括电源侧、网架侧、负荷侧和储能侧，时间尺度包括秒级、分钟级和小时级；所述的电源侧技术灵活性资源包括具有灵活调节能力的发电机组，包括火电机组、水电机组为代表的常规发电机组以及抽水蓄能电站；网架侧技术灵活性资源包括区域电网互联以及微网；负荷侧技术灵活性资源包括在负荷管理和需求响应方面的负荷；储能侧技术灵活性资源包括电池储能、飞轮储能、超级电容储能以及氢储能。3.根据权利要求1所述的新能源消纳能力评估方法，其特征在于：在所述步骤1利用技术灵活性资源最大限度挖掘新能源消纳潜力的基础上，所述步骤2建立市场灵活性机制分析框架体系是利用电力市场灵活性机制作为引导收集市场灵活性机制，将收集到的市场灵活性机制通过纵向时间尺度进行分类，时间尺度总体分为现货市场时间尺度以及中长期市场时间尺度，划分为日前、季度以及长期时间尺度，采用现货市场与中长期市场相结合的模式，通过调频、调峰手段辅助服务市场、风光水火打捆、跨省区交易以及分时电价，利用市场机制最大限度发挥新能源消纳的程度；所述的电力的现货市场主要指开展日前、日内、实时电能量交易和备用、调频等辅助服务交易；建立有效竞争的现货交易机制,发现价格，引导用户合理用电，促进新能源发电、储能装置参与实时平衡调节；所述的辅助服务按照谁受益、谁承担的原则，建立电力用户参与的辅助服务分担共享机制，积极开展跨省跨区辅助服务交易；在电力现货市场开展备用、调频辅助服务交易，中长期市场开展可中断负荷、调压辅助服务；所述风光水火打捆交易是指将风力...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉亮，高玲玉，吕清泉，袁铁江，马明，赵龙，周强，沈渭程，张健美，高鹏飞，张睿骁，张彦琪，朱宏毅，张珍珍，
申请(专利权)人：大连理工大学国网甘肃省电力公司，
类型：发明
国别省市：