编者按：国家发展改革委发布的《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》指明了“源网荷储一体化”和“多能互补”发展对于促进我国能源转型和经济社会发展的重要意义，同时也对传统电力行业的运营管理带来全新挑战。一方面，新能源“弱稳定性”特点突出，系统运行情况日益复杂，调峰能力面临严峻挑战；另一方面，多能源接入下的清洁高效消纳将带来不同时空尺度功率平衡问题。如何挖掘新型电力系统源网荷储各环节灵活性，实现清洁能源源端占比灵活可调、电网灵活切换、柔性负荷主动管理、多级储能协同、电动汽车负荷聚合管控是应对上述挑战的重要解决方案，近年来已成为学术和工业界的关注焦点。然而，目前这些灵活资源协同运营的发展仍处于起步阶段，技术研究仍存在诸多瓶颈：如用户侧资源规模增加、响应特性复杂，需要有效灵活性资源聚合方法实现资源精准聚合、高效利用；灵活性资源运营市场机制与商业模式研究尚不成熟，存在灵活性资源市场参与度低等现实问题。为更好地辨识利用源网荷储灵活资源，有效促进新型电力系统运营领域最新学术和技术成果的共享交流，《中国电力》编辑部特邀华北电力大学胡俊杰教授、四川大学向月副教授、北京大学王剑晓助理研究员联合作为特约主编，主持“新型电力系统源网荷储灵活资源运营及关键技术”专栏。现将专栏文章进行汇编，以飨读者！
01
作者：胡福年, 张彭成, 周小博, 陈军
单位：江苏师范大学 电气工程及自动化学院
摘要：可再生能源和负荷的波动性、不确定性等给综合能源系统（integrated energy system，IES）的安全灵活运行带来了极大挑战。为提高IES灵活调节能力与可再生能源消纳水平，提出一种计及灵活性资源的IES源荷协调优化调度方法。针对系统内运行灵活性需求，精细刻画各类资源灵活性能力，源侧根据电氢耦合单元运行特性构建热电联产机组（combined heating and power，CHP）和氢燃料电池（hydrogen fuel cell，HFC）联合运行模型，荷侧考虑综合需求响应的灵活性供给能力，建立系统综合灵活性供给模型。根据不同时刻运行灵活性不足问题分成2种调度模式，构建基于IES灵活性约束的优化调度模型，并进行仿真分析。仿真结果表明，所提出的优化调度方法能够有效提高IES灵活调节能力和可再生能源消纳水平。
02
作者：张彩玲, 王爽, 葛淑娜, 潘登, 张岩, 韩伟, 段文岩
单位：郑州工业应用技术学院 机电工程学院；河南森源电气股份有限公司；国网河南省电力公司电力科学研究院
摘要：基于“碳达峰、碳中和”背景，有效结合碳交易和绿证交易机制，挖掘需求侧资源，有助于实现综合能源系统低碳经济发展。为此，提出了计及灵活需求响应和阶梯碳-绿证联合交易的综合能源系统低碳优化调度策略。首先，在源侧引入含有机朗肯循环的余热发电环节，解耦热电联产“以热定电”约束，并在荷侧引入综合需求响应模型，构建了源荷协调的灵活需求响应模型。其次，研究碳交易和绿证交易机制原理，分析两者之间的相关性，构建了阶梯碳-绿证联合交易机制。最后，综合考虑系统经济性和低碳性，以总成本最低为目标，构建了日前低碳经济优化模型。算例仿真表明，考虑阶梯碳-绿证联合交易机制后系统总成本和碳排放量分别下降了13.37%和11.44%，并且相比传统需求响应模型，考虑所提的灵活需求响应模型后系统总成本和碳排放量分别下降了3.87%和2.85%，有效实现了系统经济、灵活和低碳运行。
03
作者：李咸善, 丁胜彪, 李飞, 李欣
单位：三峡大学 电气与新能源学院；梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室（三峡大学）
摘要：针对风光水综合能源跨区消纳调度中的梯级储能和梯级水电联合调节调度、水电调节费用公平疏导等关键问题，提出了考虑水电灵活调节费用疏导补偿的风光水联盟四阶段优化调度模型。首先，建立了基于梯级储能调节的入网前风光出力波动平抑模型，使平抑误差和平抑成本最小；提出了基于相对波动系数的梯级储能调节成本和调节功率的公平疏导方法。其次，基于梯级储能和梯级水电联合调节的风光水联盟联合出力对电网负荷的跟踪，构建了风光水联盟与区域电网的主从博弈模型，优化电网电价和联盟售电计划，达到双方利益最大。然后，构建了计及风光水不确定性的前两阶段调度模型的鲁棒优化模型，获得兼顾经济性和鲁棒性的联盟各主体能量调度策略。最后，构建了基于合作者边际贡献指数的非对称纳什谈判联盟效益分配模型，实现合作剩余的公平分配和水电调节费用的公平疏导。算例结果表明，该方法提升了各利益主体合作后的净利润，有利于维系联盟合作的稳定性，促进风光水综合能源跨区消纳。
04
作者：王云龙, 韩璐, 罗树林, 吴涛
单位：西南石油大学 电气信息学院
摘要：随着“碳中和”“碳达峰”等政策的提出，新能源和异质能源的调度优化成为减少碳排放的主要措施。而家庭综合能源系统在能源需求侧占比较大，如何构建合理的家庭能源系统以及实现家庭负荷优化的能量管理成为亟待解决的问题。为了实现家庭电热综合能源系统中负荷的灵活调度，充分考虑电动汽车及异质能源间设备的出力影响，提出了一种集成电转热设备热泵和电动汽车的家用燃料电池热电联产（domestic fuel cell-based combined heat and power，DFCCHP）系统综合优化调度方案。首先，根据家庭用电、用热特征将电、热负荷进行细化分类，引入热舒适度评价指标（predicted mean vote，PMV）进行室内温度的控制，建立负荷模型；其次，引入热泵和电动汽车，建立在分时电价和分时气价下以能源购买费用最小为目标的家庭综合能源系统优化调度模型，并使用Cplex求解器对模型求解；最后，通过仿真验证调度模型的合理性、可行性和环保性，以及热泵和电动汽车对系统经济性的影响。结果表明，在不同天气条件下，热泵和电动汽车的引入可有效减少系统的购能成本与碳排放，所得结论为进一步完善家庭综合能源系统拓扑及负荷优化调度提供了一定的理论分析基础。
05
作者：陈中飞, 赵越, 蔡秋娜, 张乔榆, 王泽林, 戴晓娟, 陈雨果
单位：广东电网有限责任公司电力调度控制中心；北京清能互联科技有限公司
摘要：在新能源快速发展的背景下，为应对其出力波动性和间歇性对电力系统的冲击，电力系统需要具有较强的爬坡能力。分析电力系统爬坡能力的供需情况，可以发现爬坡能力不足的风险，提高电力系统运行的安全性和稳定性。首先，提出电力系统爬坡能力充裕度评估的逻辑和流程，并且给出确定性爬坡量、不确定性爬坡量和富余爬坡能力及其需供比的定义与概念。然后，提出基于置信数统计法和分位数回归法预估系统净负荷预测误差的理论与具体计算方法，以及上述参数的具体计算方法。最后，基于广东40个历史运行日和4个典型日的数据进行算例分析，验证该充裕度评估方法的有效性。研究表明：富余爬坡能力需供比可以有效识别不同典型日和特殊时段的爬坡特征，在日尺度和分钟尺度上反映其爬坡能力充裕度；覆盖率、超出量和预估量等指标，可以用于评价误差预估模型在不同地区和场景的适用性，作为模型选用参考。
06
作者：刘航, 申皓, 杨勇, 纪陵, 余洋
单位：国网邯郸供电公司；国电南京自动化股份有限公司；新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学（保定））
摘要：相比于普通电动汽车，纯电重卡具有更高的充电功率、更大的电池容量和更可观的调度潜力，同时受货物重量、物流特性及行驶路径等诸多因素影响，其充电负荷呈现更大的随机性，建立准确的纯电重卡集群负荷预测模型有利于掌握其充电规律，降低对电网的冲击。为此，提出了考虑物流特性基于高阶马尔科夫链的纯电重卡集群负荷预测方法。首先，在考虑软时间窗约束实现纯电重卡路径规划的基础上，通过分析纯电重卡行驶特性预测其开始充电时间，以获取各时刻纯电重卡充电数量；其次，对纯电重卡的荷电状态区间进行模糊双层离散化分区处理，将每个大区间进一步细分为n个小区间，提高预测精度；然后，在求取纯电重卡荷电状态多步转移概率基础上，采用高阶马尔可夫链建立集群负荷预测模型，实现更为精确的负荷预测；最后，采用某物流园区实际纯电重卡数据进行仿真验证，结果表明，所构建的负荷预测模型较准确地预测了纯电重卡集群功率，同时减小了普通马尔科夫链方法的预测误差。
07
作者：丁屹峰, 曾爽, 张宝群, 王立永, 刘畅, 付智, 张吉
单位：国网北京市电力公司电力科学研究院；清华大学 建筑学院
摘要：在双碳目标的指引下，建筑屋顶可作为分布式光伏的重要场景，同时汽车电动化是交通领域减碳的关键举措。然而，大量光伏出力和电动汽车充电需求在时间上的不匹配，给电网稳定性带来较大压力。提出一种光伏-直流智能充电桩的有序充电策略，在满足充电需求的基础上，减少外网供电，可有效提高光伏自消纳能力和负荷满足率。以北京市某办公建筑为例，通过实验测试和模拟计算，分析了不同天气条件下系统运行效果。结果表明，该充电策略可以完全利用建筑光伏满足电动汽车充电需求，无须向外网取电，即负荷满足率可达100%。与传统恒功率充电方式相比，光伏消纳率提高了42%，光伏最大并网功率下降了54%，为建筑光伏高效利用和交通领域电气化提供借鉴和参考。
引文信息
胡福年, 张彭成, 周小博, 等. 计及灵活性资源的综合能源系统源荷协调优化调度[J]. 中国电力, 2024, 57(5): 2-13.
Funian HU, Pengcheng ZHANG, Xiaobo ZHOU, et al. Coordinated optimal scheduling of source and load in integrated energy system considering flexible resources[J]. Electric Power, 2024, 57(5): 2-13.
张彩玲, 王爽, 葛淑娜, 等. 计及灵活需求响应和碳-绿证交易的综合能源系统优化调度[J]. 中国电力, 2024, 57(5): 14-25.
Cailing ZHANG, Shuang WANG, Shuna GE, et al. Optimal scheduling of integrated energy systems considering flexible demand response and carbon emission-green certificate joint trading[J]. Electric Power, 2024, 57(5): 14-25.
李咸善, 丁胜彪, 李飞, 等. 考虑水电调节费用补偿的风光水联盟优化调度策略[J]. 中国电力, 2024, 57(5): 26-38.
Xianshan LI, Shengbiao DING, Fei LI, et al. Optimal scheduling strategy for wind-solar-hydro alliance considering compensation of regulation by hydropower[J]. Electric Power, 2024, 57(5): 26-38.
王云龙, 韩璐, 罗树林, 等. 集成电动汽车的家庭电热综合能源系统负荷调度优化[J]. 中国电力, 2024, 57(5): 39-49.
Yunlong WANG, Lu HAN, Shulin LUO, et al. Load scheduling optimization of home electric heating integrated energy system with electric vehicle[J]. Electric Power, 2024, 57(5): 39-49.
陈中飞, 赵越, 蔡秋娜, 等. 基于净负荷预测误差统计的电力系统爬坡能力充裕度评估[J]. 中国电力, 2024, 57(5): 50-60.
Zhongfei CHEN, Yue ZHAO, Qiuna CAI, et al. Adequacy evaluation of power system ramping capability based on net load forecast error statistics[J]. Electric Power, 2024, 57(5): 50-60.
刘航, 申皓, 杨勇, 等. 基于高阶马尔可夫链的纯电重卡集群负荷预测[J]. 中国电力, 2024, 57(5): 61-69.
Hang LIU, Hao SHEN, Yong YANG, et al. Load forecast of electric trucks aggregation based on higher-order markov chains[J]. Electric Power, 2024, 57(5): 61-69.
丁屹峰, 曾爽, 张宝群, 等. 光伏-直流智能充电桩有序充电策略与应用效果[J]. 中国电力, 2024, 57(5): 70-77.
Yifeng DING, Shuang ZENG, Baoqun ZHANG, et al. Orderly charging strategy and application effect of PV-DC intelligent EV chargers[J]. Electric Power, 2024, 57(5): 70-77.
专栏特约主编简介——胡俊杰
胡俊杰，博士，华北电力大学电气与电子工程学院教授，博士生导师，新能源电力系统国家重点实验室固定研究人员。北京市课程思政示范课负责人，北京市科技新星，中国电机工程学会青年托举人才。主要从事需求侧资源高效聚合与优化调控、集群电动汽车与智能电网融合、综合能源系统优化调度方法等研究工作。近年来，主持国家自然科学基金面上项目2项，国家重点研发计划子课题1项，承担并参与国家电网公司等科技项目10余项，发表SCI/EI论文100余篇。担任MPCE（Journal of Modern Power System and Clean Energy）、PCMP(Protection and Control of Modern Power Systems)和ECE(Energy Conversion and Economics)杂志编委、中国电力、电力建设杂志青年编委。
专栏特约主编简介——向月
向月，四川大学副教授，博士生导师，国际注册工程师(CEng)，IEEE高级会员，中国电机工程学会高级会员，中国电工技术学会高级会员，中国电机工程学会青年托举人才，主要从事电力系统规划与优化运行、低碳能源系统数字化与市场化等领域研究。主持或承担国家自然科学基金项目4项，曾获四川省自然科学一等奖等。担任IEEE PES China 电网运行控制分委会秘书长、电动汽车与能源交通系统融合技术分委会常务理事、综合能源系统运行规划及商业模式技术分委会常务理事、中国电机工程学会电工数学专委会委员、中国电工技术学会充换电系统与试验专委会委员等。
专栏特约主编简介——王剑晓
王剑晓，北京大学助理研究员，硕士生导师，中国科技部国家重点研发计划青年科学家，北京市优秀青年人才，中国科协青年人才托举工程，主要研究数据分析与优化方法、新能源电力系统与储能技术等。主持国家自然科学基金面上和青年项目各1项，曾获工信部优秀研究成果奖、吴文俊人工智能优秀青年奖、日内瓦国际发明金奖等。担任PCMP、IET RPG、IET ECE等期刊编委。
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