摘要 2019 年上半年,越南经历了太阳能光伏 (PV) 安装热潮,装机容量增至 4,450 兆瓦。这使越南超过泰国,成为东南亚装机容量最大的国家。本文探讨了越南太阳能热潮的根本驱动因素、进一步应用太阳能的障碍以及下一阶段太阳能应用的合适策略。研究人员对来自政府机构、国际组织、非政府组织、大学、研究机构和行业的专家进行了 46 次半结构化访谈。研究发现,对新项目慷慨的上网电价 (FIT) 为 93.5 美元/兆瓦时,加上免税等支持政策,是越南太阳能光伏热潮的主要直接驱动因素。根本驱动因素包括政府希望提高能源自给自足水平以及公众对当地环境质量的要求。输电网容量有限和行政程序复杂是主要障碍之一。展望未来,越南具有继续扩大太阳能光伏发电规模的巨大潜力,而市场机制将在这一过程中发挥重要作用。越南的案例与更广泛的能源转型讨论相关。
欧洲目前正在逐渐摆脱电力从大型集中式发电装置通过主要单向配电网流向一组分布式消费者的模式。取而代之的是风能和太阳能等分布式能源 (DER) 正在被广泛安装,并在能源结构中占据越来越大的份额 [1]–[3]。消费者行为也发生了变化,从纯粹的消费者转变为产消者——有时是电力的净生产者,并将多余的电力输送到电网。随着电力消耗的不断增加以及每日和季节性时间尺度上的负载变化越来越大,这给输电网和配电网都带来了更大的压力。如果要通过对电网基础设施的新投资来满足这一发展,则需要大量投资。同时,近年来电池的价格大幅下降,可以成为电网投资的经济高效的替代方案 [4]。光伏和电池储能相结合的潜力不仅取决于安装的设备和配置,还取决于别墅的地理位置。本文展示了位于挪威南部 58°N 的别墅对调峰的影响,这里的太阳辐射比更有利的位置要低,供暖需求更大,主要通过电力来满足。希望平坦化负载曲线,以减少电网需要提供的峰值需求,或将消费转移到可再生能源发电的时期
可再生能源开发商必须获得能源监管委员会 (ERC) 的许可(第 7 条)。然后,开发商从 ERC 获得以美元计价的电价,该电价根据投资回收期设定(第 11 条)。2019 年的修正案将风电电价上限设定为 0.085 美元/千瓦时,太阳能光伏电价上限设定为 0.12 美元/千瓦时。2019 年之前,风电电价为 0.08 至 0.095 美元/千瓦时,太阳能光伏电价为 0.15 至 0.18 美元/千瓦时。然后与国家调度中心(2019 年修正案之前为国家输电网)签署按既定电价的购电协议 (PPA)。第 11 条规定了对最终用户的支持电价,以促进可再生能源的发展。按照单一买方模式,配电公司从最终用户处收取支持电费以及能源账单,并将其转入国家调度中心管理的零余额账户,用于每日向生产商付款。2019 年修正案还引入了可再生能源竞争性拍卖制度,但尚未实施(第 4 条),并要求以银行担保或现金存款的形式提供项目实施担保。所有 PPA 都必须包括项目实施担保(第 10 条)。
伏消纳的主要手段,在电力网中合理配置能源储存 的位置和容量,可以改变负荷和风力发电的时空特 性,进而改变电网的传输性能,解决输电线路阻塞 和过负荷的问题。文献 [7] 考虑储能和可再生能源 之间的互补性,以综合成本最低为目标构建输储规 划模型;文献 [8] 引入了一种自适应最小 - 最大 - 最小 成本模型,以找到新线路和储能的鲁棒最佳扩建规 划;文献 [9] 则从储能带来的效益出发,将商业储能 的选址、定容问题和线路扩展规划集成起来,构建 输储规划模型;文献 [10] 针对输电线路和储能系统 的综合规划,提出了一种连续时间混合随机 / 鲁棒优 化方法;文献 [11] 针对输电工程的扩建落后于风力 装机容量的发展,提出了一种考虑低压侧直供潜力 的协调规划方法;文献 [12] 总结了能源互联网的基 本概念和特点,对其基本结构框架进行了详细分 析,通过高通滤波的控制策略来平抑新能源功率的 波动;文献 [13] 提出依据风电预测误差,利用储能的 快速调节能力,提出考虑预测误差的储能控制策 略,从而进行平抑风电功率波动;文献 [14] 研究了多 区域电力系统储能优化配置问题,采用迭代算法将 原问题进行分解为多个子系统储能配置问题;文献 [15] 综合考虑多种经济因素,为追求最低经济成本, 建立一种分阶段的输储规划模型。需要指出的是, 输电网络约束的引入增加了输储规划模型的求解 难度,并且现有的输储协同规划研究主要集中于储 能和线路的扩建,考虑风光互补的输储联合规划的 研究很少。 面对大规模风光并网的输电网规划问题,本文 首先综合考虑风光互补特性和储能的运行特性,进 行输电线路规划,使储能成本、年弃风弃光成本和 输电线路成本最小化,其次提出 3 个评价指标来评
本文提出了一种新型分层最优控制框架,用于支持多区域输电系统中的频率和电压,并集成电池储能系统 (BESS)。该设计基于来自 BESS 的协调有功和无功功率注入,而不是传统的基于同步发电机的控制,以快速及时地缓解电压和频率偏差。这个新想法的原理是使用两个分层方案,一个是物理的,一个是逻辑的。第一个方案的目标是优先从发生意外事件的区域安装的 BESS 注入功率,从而减少对邻近区域的动态干扰。在第二个方案中,每个方案中都纳入了聚合 BESS 的运行规则,从而提高了资产的安全性。所提出的方法利用了时间同步测量、特征系统实现算法 (ERA) 识别技术、最优线性二次高斯 (LQG) 控制器和新的聚合代理的优势,该聚合代理以分层和可扩展的方案协调 BESS 的功率注入,以精确调节现代输电网的频率和电压,提高其可靠性和稳定性。使用模拟场景证明了该提案的可行性和稳健性,该场景具有显著的负载变化和三相、三周期故障,改进的 Kundur 系统具有四个互连区域,可在不到 450 毫秒的时间内缓解频率和电压突发事件。
利用风能产生的电力称为风力发电。风在运动时具有动能。一组风力涡轮机称为风电场。风电场可能由数百台单独的风力涡轮机组成。两台风力涡轮机之间的土地可用于农业。甘肃风电场是世界上最大的风电场,位于中国。风能发电的一般原理是风扇,也称为风力涡轮机。风力发电所涉及的能量转换过程是将风能转化为机械能,然后将机械能转化为发电机中的电能。风力涡轮机放置在一定高度,有支撑物,支撑物称为风塔。当风旋转涡轮叶片时,转子旋转,转子轴连接到发电机轴,利用电磁感应原理产生电能。风力涡轮机的主要部件是带叶片的转子、电磁制动器、机械制动器、变速箱、发电机襟翼或尾翼、轴和偏航控制机构。转子轴连接到高速变速箱。风速没有固定的,风速总是有波动的。为了避免风速波动,变速箱有助于保持发电机的发电量固定。励磁机用于为磁线圈提供所需的励磁。需要使用交流发电机将直流输出转换为交流输出。交流输出在升压变压器的帮助下输送到电力传输或输电网。部分电力用于运行风力涡轮机装置中的附件,如电机、电池和指示灯等。
摘要:延长输电线以将偏远地区连接到主电网还是开发本地发电资源的政策决策必须以考虑替代方案的经济和环境结果的研究为依据。这种分析还必须考虑燃料价格、可再生和传统发电技术的成本和性能以及环境效益价值等多种因素的不确定性。本文提出了一种分析方法,对文献做出了两个主要贡献。首先,它展示了如何详细描述这两种替代方案(即主电网延伸与本地发电),以精确量化其资本和运营成本,同时保证它们足以满足预测需求和运营储备。其次,它展示了如何通过优化资本投资和每小时运营来正确考虑可再生能源间歇性和不确定性的经济和环境影响。通过将这种分析方法应用于沙特阿拉伯来说明该方法,沙特阿拉伯政府正在努力制定一项战略,以可靠和可持续地满足该国偏远、分散、孤立地区的住宅和商业负荷。为了满足这一需求,沙特政府正在考虑两种主要方案:(1)扩展主要输电网;或(2)安装离网分布式发电 (DG) 资源的最佳组合,包括太阳能光伏、风能、柴油、石油、重质燃料油和锂离子电池,以在当地发电。结果表明,在大多数资本成本、燃料价格和空气污染成本的情况下,开发一个以风能和太阳能为主的微电网比将主要电网延伸 150 公里或更远更具成本效益。只有在负荷不是很高、距离不超过 350 公里、油价相对于天然气而言相对较高的情况下,扩展由燃气联合循环发电厂供电的主要电网才更经济。
→ 厌氧消化 (AD) 仍然是最常用的沼气生产技术。为了提高沼气和生物甲烷的产量,正在开发新的预处理方法以解锁更多原料,例如木质纤维素和木质材料,这些材料只有经过额外处理才能在厌氧消化中生物降解。→ 继厌氧消化之后,水热气化正在扩大规模,预计到 2023-2025 年将达到全工业规模。→ 为了运输生产的生物甲烷,一些国家即将升级其天然气管网,因为分散的生物甲烷生产与大多数国家天然气管网目前自上而下的结构不匹配。正在安装反向流设施,以允许从输电网到配电网的双向流动,反之亦然。目前,丹麦、法国、德国和荷兰共有 15 个反向流设施投入使用;25 个正在建设中(丹麦、法国、比利时);16 个可行性研究已经公布(法国、意大利)。 → 随着化石燃料和二氧化碳价格不断上涨,生物甲烷在工业领域越来越受欢迎。例如,它被用作化工、钢铁、食品和饮料行业的原料,为工业供热或热电联产厂提供能源。在运输领域,生物液化天然气 (LNG) 和生物压缩天然气 (CNG) 越来越多地用于乘用车和重型卡车。生物液化天然气也受到海运业的追捧。从沼气中捕获的二氧化碳正成为一种宝贵的气候中性原料,用于替代工业中基于化石的二氧化碳。
从最基本的层面上讲,北美的可靠性挑战是一个简单的数学问题:电力供应增长速度不足以满足不断增长的电力需求。实际和险些发生的可靠性事件的频率是一个警告信号。除非在能源转型期间适当优先考虑可靠性,否则北美将面临更频繁、更严重的长期可靠性中断风险,包括发生全国性后果事件的可能性。在未来十年,NERC 的 2023 年长期可靠性评估发现,电力峰值需求和能源增长预测高于过去二十年的任何时候。在北美,到 2033 年,夏季电力峰值需求预计将增长 10%,而发电量预计仅增长 4%。这代表着数十年来增长率下降或持平的趋势的逆转。虽然存在地区差异,但北美大部分地区的能源和容量储备裕度下降导致极端条件下能源短缺的风险更高。即使裕度继续下降,电网的要求也更高。交通、住宅和建筑的电气化目标雄心勃勃,加上大型负荷中心的增长,可能会使电网承受超出可接受范围的压力。在联邦能源管理委员会 (FERC) 的监督下,由 NERC 和区域实体领导的可靠性制度正在缓解曾经挑战 BPS 的风险。根据许多传统指标,输电网高度可靠且具有弹性,而且这种可靠性和弹性还在不断增强。然而,风险状况正在稳步恶化。以下因素导致了这种恶化:
• 政策不确定性喜忧参半,包括来自新兴技术和实施速度的不确定性。修订后的综合资源计划 (IRP) 为电力行业提供了一些确定性,但鉴于拟议的方法转变,最终版本需要尽快公布。南非政治舞台的潜在变化可能会加速这一进程。• 本地化和工业化没有得到激励或规划,对国家竞争力、成本和社会经济增长产生最佳影响。• 从政策制定到技能配置的孤立努力以及次优能源生态系统的出现,是进步的明显障碍,影响了国家竞争力和弹性。整合机会正在出现,但需要加速和扩大。• 实施能力已成为一个重要支点,目前还不是最佳的。输电网加强以及 REIPPP 的推出和基础设施加强进展缓慢就是证据。显然,这种执行不力受到“腐败”和“地方性决策”的阻碍,后者在过去一年中从支点转变为驱动因素。• 领导力全面缺失,信息和活动相互矛盾,工作重复。需要找到新的和彻底的合作形式,以利用集体努力并扩大集体影响,造福国家。这需要减少地方性决策。• 能源治理落后于进展,需要加以解决,以便在该行业发展过程中取得更快进展。• 天然气发展的窗口正在迅速关闭,需要就其在南非能源领域的作用做出关键决定。• 绿色氢能正在增长,但基数很低,目前市场尚处于起步阶段。绿色氢能是一个支点,如果要将其转向积极的方向,就需要制定综合战略,以确保它能够在未来造福南非。