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梁巧梅教授与博士生许清扬等关于高比例可再生电力系统中需求响应影响评估的研究发表在国际期刊《Renewable Energy》

作者:ceep    来源:ceep    日期:2022-04-12 访问量:

   近日,由中心梁巧梅教授与博士生许清扬、博士生孙飞虎等合作的研究论文《Assessment of the influence of demand-side responses on high-proportion renewable energy system: An evidence of Qinghai, China》发表在国际期刊《Renewable Energy》上。

   构建高比例可再生能源系统是实现低碳能源转型目标的关键之一。然而,可再生能源出力的波动性和不确定性等特征给电力系统规划带来了很大的挑战。需求响应(demand-side responses)可以解决高比例可再生能源系统中灵活性不足的问题,对供电系统的稳定性和可靠性至关重要。本研究建立了一个包含风光水火四种能源的电力系统,考虑了可再生能源在不同季节和全天不同时刻的出力变化以及需求响应的灵活性,并基于小时级的实际数据建立了混合整数线性规划模型,从宏观层面上量化了需求响应对高比例可再生能源系统的潜在影响,包括系统成本、调峰能力、装机容量和电力结构的影响。此外,还讨论了需求响应在解决弃风率和弃光率问题时的潜在优势。

   研究发现,需求响应的加入可以通过降低峰值时段的电力需求避免电力系统中不必要的建设投资,从而节省大量的成本。预计到2050年,可节省21.9亿到286.2亿人民币。需求响应对峰值负荷的影响虽然有季节性的差异,但是总体来看,到2050年,需求响应的削峰填谷能力可达到56.8 GWh-596.5 GWh。虽然高比例可再生能源系统在短期内无法迅速改变现有的电力结构,但是从长期变化来看,水电将在未来的高比例可再生能源系统中占有相当大的份额。此外,采用需求响应在降低弃光率和弃风率方面也表现出了巨大的潜力。

   本文的主要贡献主要体现在以下三方面:(1)与以往只关注短期的研究相比,本研究设计了一个综合能源系统长期规划的协同优化建模框架,以量化不同需求响应策略在成本节约、装机容量和电力结构方面对供电系统影响的变化;(2)为了充分捕捉电力系统的运行条件以及光伏和风力发电的不确定性,在细粒度数据水平上,根据实际输出特性和日负荷需求,模拟了未来电力系统成本的变化以及未来各能源和电力需求的季节性变化;(3)提出了一种嵌入了需求响应的高比例可再生能源的动态经济规划,在光伏、风电、水电和火电之间建立了相互依赖的联系,目的是根据不同的电力需求水平,有效地协调各种可再生能源之间的电力分配。

   本研究得到了国家自然科学基金项目(72074022, 71521002)的支持。

Fig. 1. The impact of DR on power structure in 2050.

Note: From the outer to inner rings, the percentage of peak shaved by DR are 0%, 10%, 20%, and 30%, respectively.

原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148122003056