风电消纳

风电机组并网容量占比的不断增大为电力系统风电消纳带来了巨大挑战。数据中心作为高灵活性电负荷，具有电网风电消纳巨大潜力。因此，提出一种计及数据中心和风电不确定性的微电网经济调度模型。首先，根据数据中心的分层结构建立信息层和电力层之间的耦合模型；其次，针对风电出力不确定性，搭建计及数据中心和风电不确定性的微电网经济调度模型；最后，基于对偶理论和两阶段鲁棒优化算法，将调度模型转化为鲁棒优化模型并采用列和约束生成算法（column and constraint generation，C&CG）和对偶理论进行求解。算例结果表明：数据中心参与微电网经济调度可有效降低运行成本，同时系统运营商按需求可灵活调整风电出力不确定性。

储能技术与风电相结合实现电能的时空平移是解决系统运行稳定性问题的有效手段。氢储能具有储存容量大、可实现电热联产联供的优点，具有很大的发展潜能。然而由于风电存在不确定性，氢储能系统在频繁切换工作模式时面临着不确定的热能需求。因此，文中综合考虑氢储能在间歇模式下的热能需求，首先，介绍了氢储能系统接入的电-热综合能源系统基本结构，将风电场与氢储能相结合构成风-氢混合系统；然后，提出考虑风-氢混合系统热平衡需求不确定性的电-热综合能源系统鲁棒区间优化调度模型；最后，基于对偶理论，对所提出的模型转化求解，通过算例对比分析各类情况优化结果，验证了氢储能在促进风电消纳、提高系统能源综合利用率方面的有效性，并证明了考虑电解槽和燃料电池工作温度能提高系统的工作效率并提高风电场并网功率。

为有效缓解三北地区高比例可再生能源并网所存在的大规模弃风问题，将火电机组、热电联产机组、光热电站、风电厂和电热负荷聚合为虚拟电厂。首先采用场景分析法对日前风光场景进行随机优化，降低风光预测误差；利用综合需求响应机制充分调动电热柔性负荷资源。然后综合考虑系统运行成本、弃风成本和需求响应成本构建虚拟电厂(virtual power plant，VPP)系统日前调度优化模型，并在多种运行模式下求解以获得最优日前调度计划。最后通过算例分析验证所提方案在提高系统经济性的同时能有效促进风电消纳。

十三五能源规划的亮点就在“源网荷储”这四个字。《规划》要求推进能源信息等领域新技术深度合作，统筹能源与通讯、交通等基础设施网络建设，建设“源网荷储”协调发展，基层互补的能源互联网。随后，党的十九大又提出新的要求：生态的高颜值、发展的高素质、生活的高品质。张家口怀来大数据产业基地发展“源网荷储”，支撑可再生能源消纳，就是为了实现人类的可持续发展，要实现人类美好生活。

为解决当前可再生能源装机量大但出力相对较小及电力系统调峰能力低下的问题，通过新兴的固态电制热储热技术，充分挖掘电力系统用户侧的潜力。以系统消纳的风电量最多及用户侧运行的经济性最优为目标，建立了含电力需求侧响应的用户侧配置固态电制热储热设备的系统模型。采用改进多目标粒子群算法对模型进行优化求解，针对电力系统的源侧、网侧、荷侧，对比不同运行方式下的风电消纳能力、负荷曲线峰谷差及经济成本。仿真结果表明，在电力需求侧响应的基础上用户侧配置固态电制热储热设备，可以大大提高系统的风电消纳能力及调峰水平，并具有一定的经济价值。

随着“碳达峰、碳中和”目标的提出，迅速发展的风电由于其随机性与波动性，面临突出的风电消纳问题。蓄热式电采暖作为中国北方地区主要供暖设备，虚拟电厂作为需求侧资源的主要聚合技术手段，聚合蓄热式电采暖的虚拟电厂可为消纳风电、提高风电利用率提供解决途径。对此，提出一种基于风电功率的分时电价划分方法，实现虚拟电厂聚合蓄热式电采暖参与基于分时电价的清洁供暖交易优化运营。首先，阐述虚拟电厂聚合蓄热式电采暖用户参与风电供暖的交易模式；其次，考虑热惯性对蓄热式电采暖和房屋进行精细化建模，提出基于层次凝聚聚类算法的分时电价方法，建立基于Weber-Fechner定律的负荷模糊响应模型，并构建多方主体综合收益最大、弃风量最小和负荷波动最小的虚拟电厂多目标运营优化模型；最后，通过算例分析风电消纳效果和虚拟电厂收益，验证该方法能够有效促进风电消纳、提高多方主体积极性，并具有一定的规模经济性，以期为缓解弃风问题提供参考。

北极地区拥有丰富的风能、油气和航道资源。随着全球气候变暖，北极地区战略地位凸显，世界主要国家在北极地区的争夺和竞争日益激烈。在应对气候变化、积极开发可再生能源成为全球能源低碳发展共识的大背景下，研究北极风能资源评估、风电场选址、风电机组选型、风电场建设施工与装备、风电站设计及技术经济性分析，以及利用北极独特地理位置优势进行北半球联网、北极风电向东北亚地区输电、构建全球能源互联网等内容，对保障人类社会可持续发展、实现能源低碳发展、保障我国能源与地缘政治安全具有重大意义，可为国家电网公司推进全球能源互联网建设、推进国际化发展、科学制定公司发展战略规划等重大决策提供参考。 研究报告评估了全球风能、太阳能、地热能等可再生能源资源储量、主要地区资源储量、资源条件及分布情况；结合北极地区自然条件与气象数据，对北极地区总体及七海二岛地区的风资源进行了宏观评估，测算了北极地区风电可开发装机容量，提出了风电场宏观选址方法，并对重点地区进行了宏观选址分析；结合北极地区自然环境、经济社会发展、航海航运等，分析了北极地区的战略地位，以及我国参与北极科考、国际合作开发的战略与策略；梳理了远东西伯利亚地区煤炭、油气、水能资源储量与开发利用现状，分析了中俄能源开发合作前景，研究了俄罗斯电力建设相关法律制度；研究了北极地区七海二岛的平均风速、风功率密度等风能资源特性，对北极地区风电场规划与风机选型进行了分析，包括风机选型、机组适应性设计、机组类型及特性曲线、经济性评估等内容；研究了北极地区风电场建设施工与装备需求，进行了北极地区风电站、电气系统设计方案初步研究及投资估算与发电效益分析；研究了北极地区风电外送目标市场，以及向东北亚地区、欧洲地区、北美洲地区输电规划等内容；在考虑相关地区的负荷发展、电源建设与电网结构的基础上，研究了北极风电向中国输电方案，分析了送端电网和孤岛送电两种方式的可行性，探讨了采用柔性直流技术送风电的可行性；研究了北极风电与远东西伯利亚地区的火电、水电联合开发方案，包括火电与水电建设厂址、电站配套送电线路路径规划、电源电网建设的生态环境影响、风电消纳与受端电网调峰需求、风电与火电和水电联合输送的调峰特性等内容；研究了高寒、高湿、强风地区的输变电技术需求；测算了远东西伯利亚地区电源建设经济性，研究了北极风电送出技术经济性；开展了以北极为核心、基于全球可再生能源开发的全球能源互联网研究，给出了 2030 年、2050 年和 2100 年的全球联网情景方案，测算了跨时区峰谷调剂等联网效益。

随着环保意识的增强以及风电渗透率的不断攀升，使得电力部门对含风电系统的经济调度提出了更高的要求。为了在降低污染物排放及促进风电消纳的同时将发电成本控制在最低，建立了考虑环境与经济指标的风-火多随机变量经济调度模型。该模型中的目标函数考虑了火力发电成本、风力发电成本、弃风惩罚成本及污染气体排放。采用多目标原子轨道搜索算法进行模型求解，该算法在传统原子轨道搜索算法的基础上添加了存档机制、网络机制以及领导者选择机制，具有较强的多目标优化执行能力。结合修改后的IEEE30节点算例进行仿真分析，结果验证了所提模型的可行性以及多目标原子轨道搜索算法求解此类问题的有效性。

为解决由热电联产机组热电耦合特性所引起的弃风现象，基于热负荷可调性，提出基于热网主动储热的综合能源系统运行优化策略。通过分析不同场景下机组输出功率、热网储热效果及等效热负荷变化情况，分别探究了热网被动储热和热负荷可调性对风电消纳和系统运行性能的影响。结果表明：热网被动储热和柔性热负荷都可以提高风电消纳水平，但后者要优于前者。此外，热负荷可调性在一定程度上可以实现热网储热的主动性。

数据中心实现双碳目标，“源网荷储”是非常重要的一个选择。从能源消耗的角度来讲，数据中心是负荷，同时新能源又需要考虑本地化消纳问题，推进新能源与数据中心相结合实现本地化消纳，以及推进新能源的数字化与数字技术密切结合，尤为重要。