特别策划——以水风光为主体构建新型能源体系

  • 梯级开发对生态环境的影响

    王兆印;徐梦珍;

    生态良好的河流上建坝对生态的负面影响大,而生态较差的山区河流上建坝改善生态。三峡和葛洲坝阻挡洄游鱼类,改变水文影响鲤科鱼类产卵。西南河流梯级开发与河狸建设的水坝和堰塞坝群的影响类似。青藏高原、云贵高原、黄土高原的河流下切导致地质灾害频发,堰塞坝群把河流阶梯化、消减灾害能量。在下切河流上建设梯级坝群符合自然规律,具有自然坝群相似的减灾效果。水库群形成串糖葫芦栖息地,支持较高生物多样性。高原河流梯级开发既减少灾害,又改善生态。

    2024年02期 v.10;No.54 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 2830K]
  • 大规模水风光互补调度模式探析

    吴峰;李杨;

    光伏发电具有昼发夜停的特点,日内出力过程呈“钟型”;风力发电出力随机性强,并呈现反调峰特点。通过水电调节平抑风电和光伏发电的随机波动,水风光互补利用是支撑“双碳”目标实现的有效途径。在此背景下,针对现有水风光电源并网接入场景,分析了我国典型水风光清洁能源互补开发形式,探析了大规模水风光电源依托电网互补和打捆互补调度模式,对比分析了两种调度模式的优缺点,并对大规模水风光互补调度关键技术进行展望,为将来大规模水风光互补利用提供参考。

    2024年02期 v.10;No.54 8-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 2276K]
  • 水风光大基地资源分析要求和方法

    许昌;黄晶;范慧莹;郭苏;

    近年来,由于“极热无风”“晚峰无光”“云来无光”“冬季枯水”甚至极端天气导致的“汛期反枯”等气象问题加剧了能源保供的压力,能源开发方式将不能局限于单一能源品种,而应呈现多能互补方式,清洁可再生的“水风光”多能互补开发,可以最大程度地带动流域内风光资源的开发利用,弥补新能源发电的出力不足,是保障电量可靠供给的有效方式。水风光资源的特性与时空分布是水风光多能互补规划设计和调度运行的基础与依据,本文首先论述了水风光资源特性及其评估方法,进而开展对水风光互补特性的研究,最后针对水风光大基地在规划设计和调度运行中的资源分析方法进行论述。

    2024年02期 v.10;No.54 13-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 2387K]
  • 水风光储一体化系统中储能平抑出力波动效果评价研究

    任岩;侯尚辰;郑源;张锴;邢新阳;

    随着新型电力系统的发展,风能、光能等高比例新能源的联网运行是实现其大规模开发利用重要途径,也是在双碳政策背景下节能减排的重要方式。由于风电和光伏出力具有极强的随机性与不可控性,高比例的风电与光伏接入电网势必会产生巨大的波动,从而降低电能质量,给电网运行带来许多不便。如何既能高比例地消纳风电与光伏,又能尽量减少其并网产生的不利影响成为一项重要课题。本文建立了风电、光伏及水电的出力模型,分析了不同情景下的出力特点与趋势,根据其出力的强不确定性、间歇性与周期性的特点,计算不同组合方式下的组合能源系统出力数据并对比分析。以某水电站为例,建立以水电调节为主的水风光发电系统,并在其中加入超短期储能装置,研究发现此组合能源出力系统可以很好地平抑出力波动并达到出力最高,且经济效益良好。

    2024年02期 v.10;No.54 18-23+26页 [查看摘要][在线阅读][下载 2328K]
  • 构建基于100%可再生能源的中国能源系统

    杨永江;梁慧琛;

    气候变化、环境污染和能源战略等问题是全球共同面对的难题,而推动能源系统的低碳化、清洁化和可持续化转型正是解决这一系列问题的有效途径。我国具有水、风、光等资源优势和水电、风电、光电、特高压输电等产业技术优势,以及举国体制的制度优势,如果能充分利用这些优势,建造基于100%可再生能源的能源系统,则对于传承中华文明天人合一、大一统思想,并加快实现碳中和具有决定性的意义,同时也是我国建设生态文明的必由之路。

    2024年02期 v.10;No.54 24-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1489K]

特别策划——储能技术展望

  • 新型储能技术进展及应用分析

    梁宏博;陈泓宇;张旭彪;王旭;

    对新型储能技术进展与应用情况进行了综述。通过分析现阶段国内外储能技术发展情况,梳理了机械储能、电化学储能、电磁储能、储热技术、氢储能科研方面的进展情况,对比了不同储能技术的效率、优缺点与应用场景,总结了2023年我国储能行业的发展情况,为新能源行业的工作者提供参考。

    2024年02期 v.10;No.54 27-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1993K]
  • 新型电力系统下的氢储能研究

    刘德民;刘志刚;

    在“双碳”目标的指引下,新能源将逐步代替化石能源,而新能源主要为风电和太阳能发电,存在不稳定和间歇性,需要用储能的方式来提高新能源的稳定性。同时,全球的能源利用一直朝着低碳的方向在发展,从生物质到煤炭、石油、天然气再到氢能,碳氢比一直在减少。在新型电力系统下,氢储能对比传统电化学储能、热化学储能、热能储能、压缩空气储能、飞轮储能、抽水蓄能储能、超导储能等方面有着超高能量密度的独特优势。截至目前,美国、德国、日本、中国等多个国家都发布了国家级氢能发展战略,氢储能可以说是终端实现绿色低碳转型的重要载体。虽然优势明显,但氢储能产业发展形态和发展路径尚需进一步探索。本文结合国内外储能现状、氢能产业发展情况以及氢能关键技术,探讨氢储能特征优势和关键技术,为氢能产业发展提供价值方向。

    2024年02期 v.10;No.54 34-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 2975K]
  • 国内外相变储能材料技术现状及应用情况研究综述

    王智超;刘德民;

    在全球生产力指数进一步增长的大背景下,能源供给侧面临化石燃料能源枯竭风险而消费端需求旺盛,供给消费两侧剪刀差日益扩大,有必要大力开发可再生能源技术。热能的储存与利用是可再生能源利用技术的重要一环,作为高效储热介质的相变材料开发是当下最为活跃的研究方向之一。从包括相变材料的各种储热材料物理特性出发,结合当下国内外该领域研究进展,重点介绍各类相变材料在储热领域的应用情况。

    2024年02期 v.10;No.54 42-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 3995K]
  • 800m以上水头三机式抽水蓄能机组研究

    刘志刚;刘德民;郝志杰;杨和生;

    我国的资源禀赋的特点是富煤、贫油、少气,促使我国的能源结构主要以化石能源为主。在“双碳”目标的指引下,以非化石能源为主体的新型能源体系必然是未来大势所趋,光电和风电成为新型电力系统下新能源的主力军,但光电和风电存在随机性和波动性,对电网的冲击相对较大,再加之新能源的定价机制还在探索中,所以出现了弃风、弃光等情况。为高效吸收消纳光电、风电等未来供电主力,避免新能源的浪费,保障电网安全。抽水蓄能水电站必然是未来储能主力,而三机式抽水蓄能机组有着更为独特储能优势,包括适用水头更高、水头变幅更宽、响应电网更快、工程造价更低等。本文就结合光电和风电的实际情况,探讨光电和风电作为供电主力下的储能新方案,三机式抽水蓄能机组高质量消纳新能源的研究和探索。

    2024年02期 v.10;No.54 59-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 3137K]
  • 水下航行器及泵喷推进器能量转换特性研究

    韩承灶;季斌;

    泵喷推进器是一种结构复杂的多部件组合水下推进器,主要由导管、定子和转子三部分组成,具有高临界航速、高效率和低噪声等特点。国外泵喷推进器研究和应用较早,用于鱼雷和潜艇主推进器,国内研究工作相较起步较晚。介绍了潜艇及泵喷推进器周围流场特性,按照潜艇及推进器试验和数值模拟两方面总结了目前国内外泵喷流场特性研究现状;进一步针对泵喷推进器空化流动特性进行了分析,并介绍了目前推进器的结构优化策略;最后分析并总结了泵喷流场特性的研究以及实际应用中所面临的主要挑战。

    2024年02期 v.10;No.54 68-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 2972K]

特别策划——水风光储多能互补规划技术

  • 考虑源荷协同的水风光一体化多时间尺度优化调度研究

    朱天生;李大成;庞锋;项华伟;杨建赞;龚兰强;

    以大规模、高比例新能源为主体的新型电力系统背景下,为解决中长期、短期水风光互补系统的电力质量、源荷协同矛盾的问题,本文提出了一种考虑不同时间尺度下水风光互补目标的水库优化调度决策,可实现不同时间尺度下的水风光一体化优化调度,指导水风光一体化系统的全周期运行过程。首先,从水风光一体化互补基本原理层面,阐述水风光一体化互补的机理、原则以及具体方法;其次,提出基于多时间尺度的以送电量为主、适应受端负荷的水风光互补调度多目标函数,构建水风光中长期—短期优化调度的多层嵌套调度模型,引入分层联合解耦、区间二分搜索算法求解;最后,通过不同时间尺度的水风光一体化场景与受端负荷特性确定边界,结合多目标函数构建水电中长期、短期优化调度方案。研究结果表明:利用水电灵活调节性能可有效提升中长期、短期水风光互补发电质量效益,同时增加对受端电力系统负荷的适应性。本次研究成果对水风光一体化系统的调度运行指导提供一定的经验借鉴和参考。

    2024年02期 v.10;No.54 78-85+120页 [查看摘要][在线阅读][下载 2989K]
  • 基于相似日相关性聚类的LSTM短期光伏出力预测模型研究

    杨堃;安莉娜;朱天生;李大成;庞锋;项华伟;

    为改善相似日聚类效果,提高光伏出力预测的准确性,提出了一种基于相似日相关性聚类的LSTM短期光伏出力预测模型。首先,计算各因素与光伏的相关性,筛选出与光伏出力相关程度较高的气象数据;然后,选取相关性系数分布均匀的光伏日出力过程作为初始聚类中心,以相关性为分类依据进行相似日聚类;最后,对不同聚类簇建立不同的长短期记忆神经网络(LSTM)训练模型。将相似日聚类与K-means聚类方法进行对比,结果显示相似日聚类的光伏出力预测均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)分别降低了19.2%和34.0%,决定系数R~2提高了4.8%,表明本文提出的基于相似日相关性聚类方法有效提高了光伏出力预测精度。

    2024年02期 v.10;No.54 86-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 3041K]
  • 兼顾平抑新能源功率波动与电池热安全的储能配置研究

    余毫;庞锋;项奕杨;张小艳;黄文波;

    电化学储能是支撑新能源高比例消纳的关键技术,其规划配置与热安全性研究具有重要意义。本文将平抑新能源功率波动场景下的储能配置模型与电化学-热耦合的数值仿真模型嵌套,构建了兼顾平抑新能源功率波动与电池热安全的储能配置双层模型。通过模型对某风电场项目求解的算例分析结果表明:该风电场的电化学储能合理配置规模为5.78MW/0.5MWh。可将1min、10min的功率波动性分别降低10.09%、2.87%,新能源功率波动性得到明显改善。并且在运行过程中电池最高温度为50℃,满足ESS在运行过程中的热安全性。分析成果验证了兼顾平抑新能源功率波动与电池热安全的储能配置双层模型的有效性。

    2024年02期 v.10;No.54 93-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 3215K]
  • 抽水蓄能电站容量价格研究

    田思源;项华伟;周清平;赵江艳;

    抽水蓄能电站具有削峰填谷、调频、调相等功能,是构建新型电力系统背景下,推动新能源稳步发展和保障电网安全稳定运行的有力支撑。本文系统梳理了我国抽水蓄能电站的价格机制、运营模式及成本回收途径,并基于全国在运及2025年底前拟投运的48座抽水蓄能电站,分析了全国抽水蓄能电站容量价格的主要特点、影响因素及对电价水平的影响。研究结果表明:抽水蓄能电站的建设时间、地理区域、投资主体、设计核准角度等因素通过影响抽水蓄能电站单位千瓦投资,从而影响其容量价格;发展抽水蓄能对区域用户电价的影响程度与区域的用电水平和抽水蓄能电站的装机规模、容量价格均有较大关系。

    2024年02期 v.10;No.54 103-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 2242K]
  • 贵州省水风光一体化基地开发研究

    赵乔;唐思维;管媛媛;蒋蕾;

    水能、风能、太阳能等可再生能源具有取之不尽、用之不竭、清洁无污染的特点,利用水能、风能、太阳能已成为全球实施经济社会和能源可持续发展的重要选择,但单一的风、光出力过程间歇性强、波动性大、可控性差,利用水电站的快速响应及调节能力可有效平滑新能源出力,提高电能品质,促进新能源消纳。本文从贵州省资源条件和开发现状出发,结合贵州省水电、风电、光伏出力特性和资源分布,提出了贵州省开展水风光一体化基地规划的优势。最后考虑风光出力与负荷的匹配性,提出了贵州省风光开发风电比例在0.4~0.6时对系统影响最小,考虑综合弃风光率5%,贵州省开展水风光一体化基地合理规模约8000MW。

    2024年02期 v.10;No.54 109-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 2331K]
  • 基于电力系统频率一次调整模式下的电力电量平衡

    庞玉麟;

    由于风电、光伏等新能源发电具有间歇性、波动性、随机性,大规模的新能源并网将对电力系统频率的一次调整带来较大的影响,传统的电力系统电力电量平衡已不能完全适应新型电力系统的特点。本文提出基于电力系统频率一次调整模式下的电力电量平衡方法,尝试解决新型电力系统的电力电量平衡问题。

    2024年02期 v.10;No.54 115-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 2683K]

  • 以可再生能源为主的能源系统

    王浩;

    <正>能源是人类社会生存和发展的物质基础。人类自从大规模化使用主化石能源,推动了经济社会的高速发展,由于温室气体排放的快速增加,导致气候变化加剧,从而威胁到了人类社会的可持续发展,因此,构建基于以可再生能源为主的能源系统,是人类使用能源的努力方向,这需要从以下几方面入手,逐步加以实现。(1)可再生能源对电力系统灵活性、调节能力以及电力市场交易等要求更高。由于可再生能源发电具有随机性、波动性和间歇性的特点,而水电能源具有快速调节能力,

    2024年02期 v.10;No.54 2-3页 [查看摘要][在线阅读][下载 1963K]
  • 以水风光为主体构建新型能源体系

    杨永江;

    <正>水电从化石能源时代的“配角”将变成清洁能源时代的“主角”,实现碳中和,能源是主战场,电力是主力军,水电是压舱石。如同煤炭成就了英国,油气成就了美国一样,中国将引领世界构建起以水能、风能、太阳能为主体的新型能源体系,走向生态文明的新时代。清洁能源主要是指水能、风能、太阳能等可再生能源,其特点是无处不在、能量密度低、容易获取,是普惠能源,也可以说是人民的能源。水电在化石能源时代是最经济、环保、可持续的,并且具有启停快、运行灵活、储能效率高等优点,可以弥补清洁能源时代的风电、光电的随机性、

    2024年02期 v.10;No.54 4-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 1065K]
  • 储能技术展望

    刘德民;

    <正>为了实现“双碳”目标,以风光为代表的清洁能源取得了快速发展,根据国家能源局2023年底发布的数据,我国风电和光伏发电装机容量合计超过10亿kW。与此同时,储能也取得了快速发展,新型储能快速发展,丰富了储能行业的品种。中国南方电网调峰调频发电公司(简称南方电网)陈泓宇教授级工程师从多个角度对新型储能的科研进展进行了研究,梳理了机械储能、

    2024年02期 v.10;No.54 6-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1225K]
  • 水风光储多能互补规划技术

    庞锋;

    <正>水风光储多能互补是指以水电、储能(含抽水蓄能)等灵活性调节电源为依托,充分发挥水电站水库的调节能力、水轮发电机组的快速响应能力及储能电站的电力时移能力,利用已有或新建的输电通道,将风电、光伏发电和水电站、储能电站联合打捆开发,实现多种能源的互补互济,提高水风光储综合开发经济性和通道利用率,提升水风光储开发规模、市场竞争力和发展质量。

    2024年02期 v.10;No.54 8-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1048K]
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