新型電力系統(tǒng)規(guī)劃與運行

1    電力系統(tǒng)的起源與發(fā)展   1
1.1   電力系統(tǒng)起源 2
1.1.1    電磁基礎(chǔ)理論  2
1.1.2    初期的直流電系統(tǒng)  4
1.1.3    交流電系統(tǒng)的建立   6
1.1.4    電力電子技術(shù)的應(yīng)用   12
1.2   電力系統(tǒng)發(fā)展   13
1.2.1    系統(tǒng)規(guī)模不斷增長   13
1.2.2    輸電距離不斷增加   15
1.2.3    從點對點到廣泛互聯(lián)   18
1.3   新型電力系統(tǒng)萌芽   20
1.3.1    新能源發(fā)電的出現(xiàn)   20
1.3.2    柔性直流輸電技術(shù)   21
1.3.3    用電需求的多樣化   22
1.3.4    需求側(cè)管理與負荷控制   23
1.4   小結(jié)   24
2    新型電力系統(tǒng)的提出   25
2.1   發(fā)展背景   26
2.1.1    氣候變化與碳中和   26
2.1.2 “雙碳”目標與新型電力系統(tǒng)   28
2.2   構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的必要性   31
2.2.1   保障能源安全   31
2.2.2    推動實現(xiàn)“雙碳”目標   33
2.2.3    實現(xiàn)能源高質(zhì)量發(fā)展   33
2.3   構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的可行性   34
2.3.1    資源可行性   34
2.3.2    技術(shù)可行性   35
2.4   新型電力系統(tǒng)的內(nèi)涵與特征   54
2.4.1    核心內(nèi)涵   54
2.4.2    主要特征   55
2.4.3    構(gòu)建思路   57
2.5   發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)   59
2.5.1 “變”與“不變”   59
2.5.2    發(fā)展趨勢   60
2.5.3    面臨的挑戰(zhàn)   61
2.6   小結(jié)   68
3    中國新型電力系統(tǒng)發(fā)展路徑   71
3.1   經(jīng)濟社會發(fā)展趨勢   72
3.1.1    經(jīng)濟發(fā)展   72
3.1.2    產(chǎn)業(yè)發(fā)展   73
3.1.3    人口發(fā)展   75
3.1.4    城鎮(zhèn)化發(fā)展   76
3.2   新型電氣化及電力需求預(yù)測   76
3.2.1    新型電氣化潛力   76
3.2.2    全社會用電量預(yù)測   96
3.2.3    最大負荷及負荷特性   100
3.3   電源發(fā)展定位及路徑   104
3.3.1    傳統(tǒng)電源與新能源發(fā)展定位   104
3.3.2    電源發(fā)展情景及路徑方案   107
3.4   電網(wǎng)發(fā)展與互聯(lián)趨勢   124
3.4.1    電力流向及規(guī)模   124
3.4.2    電網(wǎng)總體格局   125
3.4.3    送端電網(wǎng)形態(tài)   125
3.4.4    受端電網(wǎng)形態(tài)   126
3.5   智能化發(fā)展趨勢   126
3.6   小結(jié)   131
4    新型電力系統(tǒng)規(guī)劃構(gòu)建   133
4.1   電力系統(tǒng)規(guī)劃的內(nèi)涵現(xiàn)狀與趨勢   134
4.1.1    電力系統(tǒng)規(guī)劃現(xiàn)狀   134
4.1.2    新型電力系統(tǒng)規(guī)劃演變趨勢   135
4.2   新型電力系統(tǒng)規(guī)劃的目標   141
4.3   源網(wǎng)荷儲協(xié)同規(guī)劃方法   143
4.3.1    基本內(nèi)涵   143
4.3.2    基本架構(gòu)與規(guī)劃流程   145
4.3.3    模型框架與關(guān)鍵技術(shù)   147
4.4   全尺度電力電量平衡的分析流程   151
4.4.1    電力電量平衡分析新特點   151
4.4.2    新型電力系統(tǒng)電力電量平衡的原則   152
4.4.3    全尺度電力電量平衡分析流程   154
4.5   清潔能源開發(fā)規(guī)劃   157
4.5.1    大型清潔能源基地規(guī)劃   157
4.5.2    分布式電源規(guī)劃   163
4.6   區(qū)域及跨區(qū)輸電網(wǎng)規(guī)劃   164
4.6.1    區(qū)域骨干網(wǎng)架規(guī)劃   164
4.6.2    跨區(qū)輸電通道規(guī)劃   166
4.7   多能流協(xié)同綜合能源網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃   167
4.7.1    研究現(xiàn)狀   167
4.7.2    多能網(wǎng)絡(luò)與耦合設(shè)備   169
4.7.3    多能網(wǎng)絡(luò)協(xié)同規(guī)劃   175
4.8   規(guī)劃方案的綜合評價   175
4.8.1    指標體系的構(gòu)建原則   176
4.8.2    評價體系與關(guān)鍵指標   176
4.9   小結(jié)   182
5    新型電力系統(tǒng)運行控制   185
5.1   電力系統(tǒng)運行的內(nèi)涵、現(xiàn)狀與趨勢   186
5.1.1    電力系統(tǒng)運行的內(nèi)涵   186
5.1.2    運行控制的現(xiàn)狀與趨勢   187
5.2   新型電力系統(tǒng)運行控制的特征挑戰(zhàn)與措施   188
5.2.1    運行方式預(yù)安排   189
5.2.2    實時控制   191
5.3   調(diào)度計劃與運行方式安排   193
5.3.1    全時空廣域新能源功率預(yù)測   194
5.3.2    新型負荷預(yù)測及調(diào)節(jié)控制   199
5.3.3    多時間尺度發(fā)電調(diào)度計劃優(yōu)化方法   215
5.3.4    電網(wǎng)斷面穩(wěn)定控制極限分析技術(shù)   221
5.4   有功與無功控制   224
5.4.1    有功控制系統(tǒng)   224
5.4.2    無功控制系統(tǒng)   232
5.5   安全穩(wěn)定控制   242
5.5.1    電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題演化   243
5.5.2    寬頻振蕩問題   262
5.5.3    新能源機組的故障穿越   266
5.5.4    在線安全分析及決策  274
5.6   小結(jié) 279
6    新型電力系統(tǒng)仿真分析 281
6.1   仿真分析體系 282
6.1.1    現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)  282
6.1.2    新型電力系統(tǒng)仿真體系發(fā)展趨勢  284
6.1.3    重點任務(wù)  286
6.2   電力電量平衡分析技術(shù) 288
6.2.1    事件下的安全可行域  288
6.2.2    概率化電力電量平衡及優(yōu)化分析技術(shù)  289
6.3   潮流分析技術(shù) 305
6.3.1    數(shù)據(jù)驅(qū)動的新型電力系統(tǒng)典型運行方式提取   306
6.3.2    概率潮流分析技術(shù)   311
6.4   穩(wěn)定分析技術(shù) 312
6.4.1    新能源場站暫態(tài)模型   312
6.4.2    負荷暫態(tài)聚合等值建模技術(shù)   317
6.4.3    機電 ?電磁暫態(tài)混合仿真技術(shù) 320
6.4.4    大規(guī)模電網(wǎng)全電磁暫態(tài)仿真技術(shù)   323
6.4.5    典型算例   335
6.5   小結(jié) 353
附錄 A    名詞解釋   355
附錄 B    水風光基地協(xié)同規(guī)劃數(shù)學模型   362
B.1   目標函數(shù)   362
B.2   約束條件   362
B.3   算例 363
附錄 C    分布式電源規(guī)劃模型 365
C.1   上層模型   365
C.2   下層模型   366
C.3   算例分析   367
附錄 D    區(qū)域及跨區(qū)輸電網(wǎng)規(guī)劃模型   369
D.1   交直流混聯(lián)網(wǎng)源協(xié)同規(guī)劃模型   369
D.2   跨區(qū)輸電通道新增容量規(guī)劃模型   376
附錄 E    多能流協(xié)同容量優(yōu)化配置與網(wǎng)絡(luò)擴展規(guī)劃模型   380
E.1   多能流協(xié)同容量優(yōu)化配置模型   380
E.2   多能流協(xié)同網(wǎng)絡(luò)擴展規(guī)劃模型   384
附錄 F    規(guī)劃方案綜合評價方法   388
F.1   主觀賦權(quán)評價法   388
F.2   客觀賦權(quán)評價法   389
F.3   綜合賦權(quán)評價法   389
F.4   算例分析   390
附錄 G    基于高斯混合模型的概率潮流計算方法   394
G.1   模型算法   394
G.2   典型算例   395