面向可再生能源消納的多能源系統(tǒng):述評(píng)與展望

楊經(jīng)緯, 張 寧, 王 毅, 康重慶

(電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 清華大學(xué), 北京市 100084)

0 引言

推動(dòng)以可再生能源為主體的綠色、低碳、清潔的能源體系建設(shè)是中國(guó)乃至全世界大多數(shù)國(guó)家的戰(zhàn)略選擇。然而,受可再生能源隨機(jī)性和間歇性影響,中國(guó)的可再生能源消納問(wèn)題凸顯,且僅依靠挖掘既有電力系統(tǒng)內(nèi)部的潛力,難以走出可再生能源消納困境。在中國(guó)北方的冬季,傳統(tǒng)的電—熱分立運(yùn)行模式嚴(yán)重地制約了熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)機(jī)組的發(fā)電區(qū)間,擠占了風(fēng)電的接入空間,是造成棄風(fēng)最主要的原因。電力無(wú)法長(zhǎng)期有效地存儲(chǔ)是可再生能源難以消納的重要因素之一,如果能利用天然氣、熱力等系統(tǒng)的慣性將電力轉(zhuǎn)化成其他形式的能源存儲(chǔ),棄風(fēng)棄光問(wèn)題必將很大程度上得以改善。而中國(guó)當(dāng)前各能源系統(tǒng)分立運(yùn)行,相互協(xié)調(diào)能力弱,嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性,并未真正挖掘出能源系統(tǒng)的潛力。因此,發(fā)展多能源系統(tǒng)集成理論與方法,是解決可再生能源消納問(wèn)題的有效途徑。

廣義的多能源系統(tǒng)是指煤炭、天然氣、石油、核能、水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能等多種形式能源的開(kāi)發(fā)、轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)備、運(yùn)輸、調(diào)度、控制、管理、使用等環(huán)節(jié)所組成的大系統(tǒng)。不同種類(lèi)的能源在流轉(zhuǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)存在復(fù)雜的耦合關(guān)系,進(jìn)而形成了相互關(guān)聯(lián)的有機(jī)整體,因此可稱(chēng)為多能源系統(tǒng)。從科學(xué)研究來(lái)看,煤炭、石油等能源極易存儲(chǔ)和運(yùn)輸,而熱力、燃?xì)饩W(wǎng)絡(luò)傳輸較為復(fù)雜,且可與電力通過(guò)多種方式相互轉(zhuǎn)換,因此學(xué)者通常將電力、熱力、燃?xì)庀到y(tǒng)作為多能源(或稱(chēng)為綜合能源系統(tǒng))的研究主體,聚焦三者內(nèi)部的問(wèn)題及相互協(xié)調(diào)優(yōu)化[1]。……