我国广域可再生能源短时间尺度时间互补性研究

Taking advantage of the spatiotemporal complementarities of geographically dispersed renewable resources can smooth power output, thus to affect power system in terms of the expansion plan, as well as optimal allocation of power sources and so on. Based on the actual yearlong 1-minutely meteorological data provided by China Meteorological Administration (CMA), this project focuses on the short-term temporal complementarities of geographically dispersed renewable resources in China, and the optimization problem of different kinds of traditional power sources and energy storage systems, taking account the spatiotemporal complementarities of geographically dispersed renewable resources into full consideration. Through this project, it aims to propose several scientific references and provide basic data for the transmission network design and capacity optimization of power sources for the future power system, thus to accommodate the integration of large-scale renewable energy and achieve stable and high effective operation.

合理利用广域可再生能源时空互补性，能平滑其有功功率输出，从而给含大规模可再生能源接入的电力系统的诸多方面带来影响，如非可再生能源电源容量以及储能容量的优化配置，电网输电结构规划等。本项目基于中国气象局提供的数百个气象站点实测的，时间长度为1年，分辨率为1分钟的风速、太阳辐射等气象数据，重点研究我国广域可再生能源短时间尺度时间互补性规律，以及考虑我国可再生能源时空互补性后的各种非可可再生能源电力资源（包括储能）的优化配置问题。通过本项目的研究，力求为我国未来电网非可再生能源发电容量及储能容量的优化配置、电网结构规划等方面，提供基础数据和科学参考，从而适应未来大规模可再生能源接入，促进我国电网经济、高效和稳定运行。

我国可再生能源将在未来得到快速发展，但可再生能源有功发电功率依赖天气，具有较大的间歇性、波动性，将其大规模接入电网将会给电力系统的安全稳定运行带来不利影响。然而，并入电网的各种可再生能源资源具有良好的时空互补性，如果加以合理利用，可以有效平滑其有功功率波动，从而减弱大规模可再生能源接入电网所带来的不利影响。研究我国广域可再生能源时空互补性规律，是实现包含大规模可再生能源电网的电源优化配置、高效运行的必要条件。. 项目从如下几个方面展开了研究：1）基于气象数据的可再生能源短时间尺度输出功率建模；2）在不同可再生能源的组合场景下，计及各种可再生能源发电的惯性响应情况下，不同时间尺度下，区域或广域可再生能源时间互补性的变化情况； 3）在计及非可再生能源发电的惯性响应和负荷波动，不同可再生能源组合场景和渗透率下，非可再生能源发电容量与各种储能容量的配置量的优化计算方法；4）为有效利用时空互补性并进行资源优化配置，我国未来电网结构研究。. 通过研究，获得了如下研究成果：1）提出了一种基于功率谱密度理论的风电场输出功率时空互补性模型；2）获得了我国广域风能短时间尺度下的时空互补性规律；3）提出了一种考虑电网响应特性和风电随机性的储能优化配置方法。. 与国内外已有的成果相比，本项目的主要创新之处和科学意义体现在：1) 研究了不同可再生能源渗透率及组合比例场景下的时间互补性规律，为未来电网规划和运行提供基础数据和科学参考。2）率先关注广域可再生能源时空互补性对电网非可再生能源电源和储能容量优化配置的影响， 3）以实际华东电网为背景，探索了未来可能的适合消纳广域可再生能源的电网结构，为我国未来电网规划提供科学参考。总之，本项目所获得的最新成果，不仅为未来电网的规划和运行提供基础数据和科学参考，还可以为解决目前我国“三北”等地区由于电源配置不当造成的可再生能源难以消纳等现实问题提出可行方案。