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全国能源信息平台|谷峰：“十四五”电源规划的“不可能妥协”( 四 )


确定“十四五”可再生能源与传统电源容量比例的具体手段
确定“十四五”可再生能源与传统电源容量比例 ， 需要分地区进行可再生能源并网及常规电源配套研究 ， 关键要考虑可再生能源时序的连续功率特性以及常规电源的协调运行 ， 包括分钟级、小时级、日内、日间、季节间等 。 原有规划方法中 ， 传统的以夏大、冬大的大方式的分析方法（潮流计算、静态安全分析等） ， 难以捕捉可再生能源的运行特性 ， 更无法分析其对电力系统各个环节的影响 ， 也不能够考虑电价水平的约束限制 。 稳态条件下 ， 针对可再生能源与传统电源容量占比确定及各类影响分析 ， 在电力市场环境下 ， 最合理工具是基于电力现货市场的电力系统时序生产模拟 ， 也称为市场规划仿真 ， 英文通常叫做ProductionCostSimulation 。
市场规划仿真是通过离线计算的手段模拟电力市场在一段时间（短至一天 ， 长至一年）的连续运行情况 。 例如 ， 仿真系统可以模拟某年某省的电力系统运行 ， 如果以1小时为最小运行模拟间隔 ， 则仿真系统会优化计算每个小时每台发电机组开机状态、出力 ， 并进行潮流计算 ， 自动地滚动模拟全年365天/8760小时的电力系统运行 。 市场规划仿真输入数据包括电源数据、电网数据、负荷数据、燃料价格等 。 市场规划仿真算法的核心为发电调度优化和潮流计算 ， 以全系统发电成本最小为目标 ， 根据负荷曲线调整机组出力 ， 满足负荷平衡约束、机组运行约束和电网安全约束 ， 以实现最优的发电调度 。 市场规划仿真输出数据包括各类电源的开机状态、出力水平、发电成本及收入状况等 。 最后系统将计算规划人员所关注的物理和经济方面的各项统计指标 。 上述介绍可以看出市场规划仿真和电力现货市场的仿真有很多相似的地方 。
在现货市场中 ， 市场规划仿真与传统生产模拟的主要差异包括：一是市场规划仿真严格执行市场流程 ， 采用考虑电网安全约束的机组组合（SCUC）决定日前开机 ， 采用考虑电网安全约束的经济调度（SCED）决定日内机组出力；二是生产模拟对经济性考虑较少 ， 市场规划仿真会计算系统出清电价 ， 特别是节点电价体系的电力市场 ， 需要计算每个电网节点的电价 ， 以用于各个市场主体的经济性评估；三是生产模拟通常仅考虑网源平衡 ， 市场仿真更加重视输电网运行约束的建模 ， 包括单个输电设备（线路和变压器）热稳约束、输电断面约束以及其他调度机构考虑的安全约束 。
可再生能源与传统电源容量占比相关的分析 ， 应采用市场规划仿真计算的内容包括：合理运行备用需求量化分析、调节需求量化分析、弃风弃光（即可再生能源消纳量量化分析）、常规机组发电量影响量化分析、现货市场价格影响量化分析、排放量及碳交易影响量化分析、系统供电可靠性（计算LOLE、EENS等）影响量化分析、传统电源的最优规划 。
根据分析需求和基本思路 ， 使用国产某市场规划仿真系统 ， 以山东省可再生能源与传统电源容量占比情况分析过程举例：根据2019年山东电力系统主要数据为基础 ， 省内负荷峰值约8400万千瓦 ， 省内总装机14044万千瓦 ， 煤电10029万千瓦 ， 其中直调煤电5805万千瓦 ， 光伏装机约1600万千瓦 ， 风电装机约1400万千瓦 ， 外来电送电功率峰值约2000万千瓦 。 对未来消纳情况、现货市场电价影响以及对电力系统供电可靠性影响三个方面基于市场规划仿真进行量化分析 。
仿真结果显示 ， 山东省只在春节低谷负荷有少量弃电 ， 全年弃电率为0.002% ， 与实际执行情况相同（侧面证明了市场规划仿真程序的准确性） 。 在不增加火电容量及其调节能力的情况下 ， 构建增加风光装机量50%、80%和100%三个场景 ， 市场规划仿真系统计算得出以下结论 。
消纳情况方面：仿真计算得出弃电率分别为1.12%、3.19%和5.01% ， 可见山东在不增加火电容量及其调节能力的情况下 ， 弃电率增速明显高于风光装机容量增速 。


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