摘要:澳大利亚是能源转型的领先国家之一,其最大的电力系统计划到 2025 年安全运行,其中可再生能源发电占比高达 75%。高惯性同步电容器、电池储能系统和电网形成转换器是支持这一转型并促进电网安全运行的一些技术。同步电容器使南澳大利亚州的太阳能和风能发电量达到 2500 兆瓦,达到最低运行需求约 100 兆瓦。电网规模的电池储能系统不仅通过降低消费者成本展示了市场优势,而且还在紧急情况下提供必要的电网服务。快速频率响应、合成惯性和高故障电流是新发展提供的一些电网支持能力,这些能力加强了电网,同时促进了新的可再生能源中心的整合。本文根据澳大利亚的经验,全面概述了电力系统如何克服预期的挑战,同时继续整合安全、低成本和清洁能源。
系统操作员工具以确保电力系统的充足性......................................................................................................................................... 127 图 6.1. 短期供需平衡应对突发事件的挑战......................................................................................................................................... 135 图 6.2. 风电和太阳能光伏发电装机容量的实时监控和预测确定性分布......................................................................................................... 138 图 6.3. 设定点变化对供需平衡和频率的影响......................................................................................................................... 139 图 6.4. 接近实时交付时影响供需平衡的 98% 置信区间减小......................................................................................................... 141 图 6.5. 根据所考虑的时间范围,2035 年典型时刻的可用储备......................................................................................................................... 143 图 6.6. 1,200 MW 发电机组损失后的储备激活顺序......................................................................................................... 144 图 6.7.图 7.1. 2019 年和 2035 年 3 月中午的典型预期 15 分钟备用要求 ...................................................................................................... 149 图 7.1. 2019 年和 2035 年的典型电力生产和负荷分布 ............................................................................................. 163 图 7.2. 当前和 2035 年法国输电网南北轴线上潮流的预期演变 ............................................................................................. 164 图 7.3. 德国风力发电对法国输电网的影响 ............................................................................................................................. 165 图 7.4. 2025 年、2030 年和 2035 年,在缺乏网络改造的情况下,法国输电网的主要制约因素 ............................................................................................. 166 图 7.5. 高可再生能源情景下 2035 年目标网络的额外限制 ............................................................................................................. 169海上风电场连接示例 ................................................................................................................ 172 图 7.7. 2040 年与 2020 年相比的新互连机会 ................................................................................ 174 图 7.8. 架空电力线的年龄金字塔 ...................................................................................................... 175 图 7.9. 风电场安装前后区域线路的电力流动 ...................................................................................................... 177
本文提出了一种容量订购机制,结合差别定价技术,以创建一个内在市场,激励可再生能源微电网的投资和长期需求响应行为。该规划框架以社会福利最大化和收入充足为目标,通过个人容量订购结合客户偏好,以确保所需的最低可靠性水平,从而防止容量过剩或容量不足。动态定价关税设计确保收入充足,易于实施的需求响应机制为客户提供经济激励,使其通过发电跟踪实现自身利益最大化。这在包含大量高度可变的可再生能源发电的微电网中尤其有利。该框架还大大简化了微电网投资规划、运营和调度。与标准容量订购设计相比,模拟结果显示了所提出方法在提高客户盈余和供需匹配、实现成本回收和客户所需的可靠性水平方面的优势。
2 2017 年至 2019 年 3 月至 4 月期间,平均每小时需求为 31.6 吉瓦时,风能和太阳能合计平均每小时发电量约为 4.9 吉瓦时。因此,需求减少 20% 相当于风能和太阳能每小时发电量增加 2.3 倍。请注意,此比较仅基于能源,即可再生能源增加 1 兆瓦时相当于在一定时间内需求减少 1 兆瓦时。然而,实际上,不仅水平,而且空间和时间模式也很重要。风能和太阳能等间歇性可再生能源可能会将其生产集中在一天、一个月或一年的某些时段,这可能会显著加剧我们发现的问题。
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