構建100%可再生能源電力系統(tǒng)述評與展望
文云峰，楊偉峰，汪榮華，胥威汀，葉希，李婷
DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.192031
1、項目背景
在全球化石能源枯竭、溫室效應日益嚴重的現實威脅下，世界范圍內正在掀起能源清潔化的熱潮，以化石能源為主的能源結構正逐步向以風、光、水等可再生能源為主的能源結構轉型。在此背景下，許多國家和地區(qū)陸續(xù)提出構建100%可再生能源電力系統(tǒng)(100% renewable energy power system，100% REPS)的設想。
丹麥物理學家B. S?rensen于1975年在《Science》期刊中率先提出100% REPS的構建設想。但此后的進展較為緩慢，直到近年來由于世界能源和環(huán)境問題凸顯，相關研究才大量涌現。據國際可再生能源署統(tǒng)計，當前已實現100% REPS的國家有４個，分別是巴拉圭、冰島、阿爾巴尼亞、剛果；且有較多國家或地區(qū)電力系統(tǒng)已接近100%可再生能源供電，例如：挪威、烏拉圭以及加拿大的British Columbia、Manitoba和Quebec 3個省份。此外，包括丹麥、意大利、德國、葡萄牙、芬蘭、澳大利亞、巴西等眾多國家的政府或研究機構已提出于2030年或本世紀中葉完成100% REPS構建的目標。例如，澳洲能源運營商設想在澳洲西部構建以光伏為主、風電為輔的100% REPS；德國環(huán)境研究委員會提出在2050前建成風電裝機高達69.9%的100% REPS。在我國某些水電資源極為豐富的地區(qū)，也存在著構建以水電為主、風光為輔的100% REPS的可行性。截止2018年底，我國四川、云南、青海、西藏4個水電資源豐富地區(qū)的清潔能源裝機占比已超過80%，而根據相關規(guī)劃，其風電、光伏等新能源裝機占比還將進一步增大。
在能源革命熱潮的驅動下，對100% REPS開展深入的理論研究，對推動能源消費的清潔化具有重要意義。然而，構建100% REPS也將面臨技術、經濟和政策等多方面挑戰(zhàn)。隨著火電機組逐步關停及高比例風電、光伏等具有電力電子化接口機組的并網，系統(tǒng)將具有強不確定性和低慣性特征，其運行形態(tài)十分復雜、調節(jié)能力和穩(wěn)定性水平大幅下降，對于規(guī)劃設計、調度運行、穩(wěn)定控制、電能質量等各環(huán)節(jié)均提出了尚待解決的科學問題。
在全球范圍內，近年來已有大量關于100% REPS的相關研究文獻發(fā)表，特別是歐美地區(qū)。為理清相關概念及基本問題，對進一步開展該領域的研究工作提供參考和借鑒，本文對100% REPS的國內外研究進展和相關實踐進行述評與展望。首先，闡述各類清潔能源電力系統(tǒng)之間的聯系和區(qū)別，并綜述國內外100% REPS的發(fā)展現狀及主要特征；在此基礎上，給出未來構建100% REPS面臨的主要挑戰(zhàn)，提出適用于該系統(tǒng)構建的理論研究框架；最后，對未來100% REPS的應用實踐與探索進行總結和展望。
2、100% REPS的基本概念
100%REPS是指完全利用水能、風能、太陽能、生物質能、海洋能、地熱能等非化石燃料且可再生的能源，經過水電/風電機組、太陽能集熱器/電池板等各類發(fā)電裝置轉化為電能，最終通過輸/配電網絡送到終端負荷加以消耗的系統(tǒng)。與其概念相近又不完全等同的還有碳中和電力系統(tǒng)(zero-carbon power system)以及純清潔能源電力系統(tǒng)(100% clean energy power system)。其中，碳中和電力系統(tǒng)是由核電、可再生能源機組以及帶有碳捕獲和封存技術（CCS）的火電機組構成，該系統(tǒng)CO2的凈排放量為零甚至為負是其主要特征。而對于純清潔能源電力系統(tǒng)，各國機構對于清潔能源的定義略有區(qū)別。在我國，可再生能源、核能以及天然氣都被認為是清潔能源的重要構成。圖1對這3類電力系統(tǒng)具體的構成與聯系做了一個簡單劃分?？梢钥闯?，這3類系統(tǒng)其實對應了電力系統(tǒng)清潔化發(fā)展的3種不同形態(tài)：
1）首先，基于當前電力系統(tǒng)，利用CCS技術改造一部分氣電機組，關停全部煤電機組，并增加可再生能源、天然氣以及核電等機組支撐負荷側用電需求，形成純清潔能源電力系統(tǒng)。純清潔能源電力系統(tǒng)中可以含有一定的碳排放量，丹麥政府早在2006年就已經提出建立該系統(tǒng)的構想。
2）在純清潔能源電力系統(tǒng)的基礎上，進一步關停天然氣發(fā)電機組或對該機組全面配置CCS設備，使得系統(tǒng)自身的碳排放量降至零，以形成碳中和電力系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)需要全面處理自身排放的CO2，因此，其構建的難度相比純清潔能源電力系統(tǒng)更大。歐洲已提出在2050年前實現這一目標。
3）在這3類系統(tǒng)中，構建難度最大的是100% REPS。由于需要實現發(fā)電資源完全可再生，故需在碳中和電力系統(tǒng)的基礎上完全退出核電，并充分利用CCS和天然氣合成技術來滿足系統(tǒng)部分的儲能及供電需求，最終形成100% REPS。
圖1 100%可再生、碳中和、純清潔能源電力系統(tǒng)構成
3、100% REPS的國內外構想和實踐
雖然早在1975年丹麥物理學家B. S?rensen就建議丹麥構建以風能和太陽能為主的100%可再生能源供電形態(tài)，但直到2006年10月丹麥政府才在議會中正式提出構建全面利用可再生能源、核能的長期目標。隨后不久，丹麥工程師協會提出“IDA energy plan 2030”，設想在2030年前建立以可再生能源和核能為主導的純清潔能源電力系統(tǒng)。而丹麥奧爾堡大學Lund教授領導的研究團隊進一步提出關停核電，并在2050年前實現以生物質能、風能為主，光能、水能為輔，系統(tǒng)100%可再生能源供電的構想。隨著近年來相關領域成為研究熱點，當前已有眾多國家提出與丹麥類似的100%可再生能源電力或能源系統(tǒng)構想方案，例如：意大利提出構建風、水、太陽能發(fā)電均衡的100% REPS，太陽能發(fā)電裝機占比為44.1%，風電29.4%，水電26.5%；德國則提出構建風電為主、光伏為輔100% REPS的構想，其海陸風電容量占比高達51.8%；澳大利亞同樣也提出風、光為主的100% REPS構想；巴西提出構建太陽能10%、風能43%、生物質能4.3%、水力發(fā)電41%以及需求側管理1.7%的電源規(guī)劃目標，并能夠保證該系統(tǒng)即使在極旱氣候下也能維持連續(xù)3年的負荷用電需求；此外，葡萄牙、芬蘭等國也提出了類似的構想。上述各構想系統(tǒng)具體的電源構成方案如圖2所示，這些構想預計實現的時間大多數都集中于本世紀中期。
圖2 各國100%可再生能源系統(tǒng)的具體構想
目前，全球范圍內已有較多國家和地區(qū)近乎或已經實現了電力系統(tǒng)的100%可再生化。根據國際可再生能源署的統(tǒng)計，已實現100%可再生能源供電的國家共有4個（巴拉圭、冰島、阿爾巴尼亞、剛果），可再生能源裝機占比超過95%的國家有10個。其中，巴拉圭早在2000年就已經實現電力系統(tǒng)100%可再生能源化，系統(tǒng)發(fā)電幾乎都來源于水電，其年發(fā)電量的近82%都用于電力的出口，是一個水電主導、電能外送比極高的系統(tǒng)。而冰島相對于前者就是一個典型的水電主導、電能自耗型系統(tǒng)，該系統(tǒng)2017年的水電出力達到其總量的72.7%，而年總發(fā)電量的97.37%都用于供應網內負荷。經統(tǒng)計，系統(tǒng)容量和地理范圍較大、年發(fā)電量大于10TW·h、近乎實現100% REPS的主要有挪威、烏拉圭以及加拿大的British Columbia、Manitoba和Quebec三個省份?？傮w而言，現有已經或接近實現100%可再生能源并網的電力系統(tǒng)全部是以水電為主導，除冰島外其余系統(tǒng)中的水電出力均大于90%；容量大小對系統(tǒng)實現100%可再生能源供電存在一定影響，容量越大構建的難度相對也越大。
雖然一些國家和地區(qū)的電力部門還未實現100%可再生能源電力系統(tǒng)，但卻已有維持短時100%可再生能源供電的能力。例如，2017年哥斯達黎加實現了100%可再生能源發(fā)電滿足全國約500萬人口、長達300天的用電負荷，期間系統(tǒng)約80%的電能都來自于水電；2018年德國電網在強風及低負荷的環(huán)境下，實現100%可再生能源發(fā)電達3h，并僅依靠風電就已滿足全國85%的用電需求，其余電量則由水力和生物質能發(fā)電填補；葡萄牙在2017年5月7日至11日期間，實現連續(xù)107h 100%可再生能源供電。我國青海電網在2018年6月20日午夜至29日午夜，僅有少量火電電量通過電力市場交易外送至省外，這期間已趨于實現100%可再生能源供電。
由上述國內外發(fā)展現狀可知，目前全球范圍內已經或者接近實現100%可再生能源供電的電力系統(tǒng)皆是以水電為主。我國的水能資源非常豐富，其理論蘊藏量和技術可開發(fā)裝機容量兩項指數均列世界第一。截止2018年底，四川、云南、西藏、青海4個水電資源極為豐富省份/自治區(qū)的可再生能源裝機占比已超過80%(水電分別占79.58%、71.55%、55.79%、45.1%)，而根據相關規(guī)劃，其風電、光伏等新能源裝機還將進一步增大。因此，這些擁有富?？稍偕茉吹牡貐^(qū)若實現100%可再生能源的升級轉型，將具有里程碑式意義。
4、100% REPS的挑戰(zhàn)和研究框架
100% REPS相較于高比例可再生能源電力系統(tǒng)，主要區(qū)別在于后者可以在電網中保留有一定容量的常規(guī)火電機組，用以保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定及調節(jié)能力等需求。而100% REPS中，常規(guī)火電機組將完全關停。由火電機組退出和用電負荷增長帶來的電力電量不平衡問題，常需通過裝機、并網更多的風電/光伏這類隨機性/間歇性電源加以解決，但這將給系統(tǒng)帶來多方面的嚴峻挑戰(zhàn)。
在規(guī)劃具體100% REPS構建路徑時，應同時考慮經濟、技術和政策多個角度的問題和應對策略，給出經濟和技術上可行、政策支持的100% REPS構建方案。圖3從經濟、技術和政策3個角度出發(fā)，結合現有清潔型、高比例可再生能源電力系統(tǒng)研究工作遇到的實際問題以及國家出臺的相關政策，提出未來構建100% REPS時可能面臨的挑戰(zhàn)。在技術角度，需應對火電退出和新能源高滲透下的系統(tǒng)調節(jié)能力、穩(wěn)定裕度、電能質量、供電可靠性和安全性惡化等問題；在政策角度，應制定多方面適宜的政策以推動火電退出、支持分布式電源并網、激勵可再生能源消納、促進核心技術裝備國產化、構建新型電力市場、推動各能源行業(yè)的深度互聯；在經濟角度，需著重考慮構建100% REPS過程中的電源投資成本、系統(tǒng)運營成本、電價波動加劇風險和設備改造成本。相關具體分析請見原文。
圖3 構建100%可再生能源電力系統(tǒng)面臨的主要挑戰(zhàn)
本文基于近年來國內外機構在該領域發(fā)表的相關論文和報告，綜合考慮其采用的方法和思路，結合上文論述的挑戰(zhàn)問題，建立了一個較為全面的100% REPS研究框架，為未來具體開展100% REPS構建方案的研究工作提供參考。圖4為本文給出的100% REPS研究框架，針對大量新能源發(fā)電所帶來的出力強不確定性、低慣性、高度電力電子化、調節(jié)能力與安全穩(wěn)定性減弱等影響，分別從電源規(guī)劃、網架規(guī)劃、無功配置、運行調度、穩(wěn)定性分析與控制、電能質量優(yōu)化6個環(huán)節(jié)，給出解決或改善這類問題的潛在研究方向。
圖4 100%可再生能源電力系統(tǒng)的研究框架
1）100%可再生化的電源結構與容量規(guī)劃：構建100% REPS的電源規(guī)劃方案時，需重點考慮新能源出力的強不確定性，在滿足投資約束、電力電量平衡、調節(jié)能力等多維需求下構建經濟合理的電源規(guī)劃方案，確定多階段煤電機組退出策略和可再生能源發(fā)電裝機構成及容量。斯坦福大學M. Z. Jacobson教授領導的團隊嘗試探索了關于139個國家的100% REPS電源規(guī)劃方案。該研究結合各國2050年用電負荷預測及基于Gator-Gcmom氣候模型的可再生能源出力預測數據，考慮儲能和需求響應，以系統(tǒng)總成本最低為目標、零負荷損失為核心約束，求得了用于實現100%可再生能源發(fā)電形態(tài)的各國未來需要新增(清潔電源)和退出(煤電)機組的基本規(guī)劃方案。目前針對100% REPS電源規(guī)劃的研究主要從電力電量平衡角度出發(fā)，研究各類可再生能源電源的容量優(yōu)化配比，而對于火電完全退出下的系統(tǒng)慣性與各類調節(jié)能力需求考慮不足，下一步應重點拓展這方面的研究工作。例如，可在面向100% REPS的電源規(guī)劃模型中考慮虛擬慣量優(yōu)化配置環(huán)節(jié)，從系統(tǒng)層面出發(fā)，對各區(qū)域/節(jié)點的慣量進行合理配置，以滿足穩(wěn)定運行所需的慣性需求。
2）支撐100%可再生能源電源并網消納的輸/配電網網架規(guī)劃：由于100% REPS在源荷兩端都具有極強不確定性，使得構建堅強的輸電網架和配電網架規(guī)劃方案的難度都大為增加。在輸電網規(guī)劃方面，已有學者針對考慮高比例可再生能源出力不確定性的輸電系統(tǒng)擴展規(guī)劃開展了大量研究工作，將多場景優(yōu)化、區(qū)間優(yōu)化、魯棒優(yōu)化及機會約束優(yōu)化等方法應用到規(guī)劃建模中，使求得的網架增強方案具有一定的適應電源和負荷波動場景的能力。這些工作為含100%可再生能源的輸電網擴展規(guī)劃研究提供了有益參考。IEEE會士A. J. Conejo教授領導的團隊首次研究了面向100% REPS構建的電源與輸電網協調規(guī)劃模型，采用多場景技術考慮新能源出力和負荷需求的不確定性，耦合電源/網架投資約束及系統(tǒng)運行約束，并利用滾動窗口的形式對單階段模型逐次求解得到多階段性的輸電網及電源擴建方案。在配電網規(guī)劃方面，目前還鮮有與100% REPS構建直接相關的研究成果。為支撐系統(tǒng)100%可再生能源化，需進一步加強配電網側分布式可再生能源并網、儲能、需求響應、主動配電管理等技術的研究和應用。相較傳統(tǒng)配電網，100%可再生能源場景下配電網規(guī)劃建模的復雜性和求解難度將是需要解決的關鍵問題。此外，為提升含100%可再生能源配電網在自然災害、網絡攻擊等事件下的恢復和自治運行能力，還需進一步探索配電網的韌性規(guī)劃問題，確保具有一定的孤島穿越能力，這對提升系統(tǒng)整體運行可靠性有著重要意義。
3）100% REPS的無功配置：在構建100%可再生能源電力系統(tǒng)的過程中，火電完全退出將使得傳統(tǒng)的靜態(tài)無功配置不再適用于新形態(tài)下的無功波動需求，需要構建一套新的無功配置方案，用于滿足100%可再生能源供電情況下的電壓支撐能力。目前可參考的研究思路主要有兩種：一種是基于各類評價指標找出源荷隨機波動系統(tǒng)中的電壓薄弱節(jié)點，加入無功補償裝置，提升電壓穩(wěn)定；另外，也可通過對光伏電站或風電場施加魯棒無功控制策略，令機組能夠響應自身有功波動，輸出一定量無功，提升波動性電源并網點電壓穩(wěn)定性。另一方面，可通過應用grid-forming型并網變流器，并附加電壓控制策略，加強機組的故障穿越能力，以達到提升系統(tǒng)電壓質量的效果。在開展100% REPS無功配置研究時，可同時考慮協調尋找電壓薄弱點、系統(tǒng)無功規(guī)劃及風光機組無功控制策略3種方法，以得到兼具經濟性和電壓穩(wěn)定性的無功配置方案。
4）100% REPS的穩(wěn)定分析與控制：適用于傳統(tǒng)確定性電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析方法難以準確描述100% REPS在遭受隨機擾動后的動態(tài)行為。針對不確定因素給穩(wěn)定性分析帶來的影響，尚需研究更為有效和快速的評估方法以突破多重不確定因素“組合數爆炸”問題。而針對電力電子暫態(tài)行為分析的局限性，則可基于器件的物理和控制原理，建立包含鎖相環(huán)、直流側動態(tài)和閉環(huán)控制器在內的變流器并網接口發(fā)電機正序模型，以用于電力系統(tǒng)在多機多變流器狀態(tài)下的暫態(tài)穩(wěn)定性評估。另外，對于高度電力電子化的100% REPS，其整體呈現一種零火電、低慣性狀態(tài)，對系統(tǒng)的繼電保護、暫態(tài)、頻率、電壓以及靜態(tài)穩(wěn)定性等方面均會造成一定影響，需深入研究針100% REPS在各類穩(wěn)定形態(tài)下的控制策略。如針對電力電子化系統(tǒng)不能提供足夠大短路電流造成繼電保護失效的問題，有學者提出通過同步繼電器維持短路電流方法來解決；針對低慣性系統(tǒng)頻率穩(wěn)定問題，可通過加裝調相機或施加虛擬慣量控制的方法，增強系統(tǒng)受擾動時的慣性響應，提升系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性；而對于系統(tǒng)中由于大量水電參與調頻所引起的超低頻振蕩問題，則可采用調節(jié)水電機組調速器PID參數和增加阻尼調速器兩種方法加以解決。總體而言，現有關于穩(wěn)定性方面的研究多集中于如何分析低慣性下的各類穩(wěn)定性問題，還需加強電力電子器件本身以及控制策略所引起的多尺度振蕩與失穩(wěn)方面的研究。
5）100% REPS的運行調度：新能源和電力電子高滲透的100% REPS轉動慣量較低，在運行中面臨多重不確定因素，發(fā)生頻率失穩(wěn)的風險較大，大幅增加了系統(tǒng)運行中機組組合、發(fā)電調度、備用計劃和檢修安排的難度，相關內容是需攻克的難點。雖然國內外在考慮可再生能源出力不確定性的優(yōu)化調度模型和方法方面已有大量成果，但是，這些模型和方法是否可以直接擴展應用于新能源和電力電子高滲透的100% REPS的在線快速計算，仍值得商榷和深入研究。頻率穩(wěn)定約束優(yōu)化調度是一種面向低慣性電力系統(tǒng)的調度方式，近年來受到國內外學者的高度重視。相較傳統(tǒng)優(yōu)化調度，其在模型中對預想功率擾動事件下的暫態(tài)頻率指標進行了嚴格限制，通過對系統(tǒng)轉動慣量、旋轉備用容量及其分布進行合理優(yōu)化，可將事故后暫態(tài)頻率指標控制在可接受范圍內。針對含高比例風電的低慣性電力系統(tǒng)，目前已有部分該類模型的研究開展，但其建模精度和求解效率還需重點突破。此外，現有研究得到的調度方案難以滿足100%可再生能源形態(tài)下電力系統(tǒng)的各種調節(jié)能力和穩(wěn)定裕度需求，未來還需開展大量相關研究工作。
6）100% REPS的電能質量優(yōu)化：100% REPS形態(tài)下電源側出力高度不確定性會引起節(jié)點電壓和頻率波動頻繁、諧波含量增加等電能質量問題，給供電品質帶來一定挑戰(zhàn)。目前已有眾多用于提升電能質量的裝備和方法，對于優(yōu)化100%可再生能源形態(tài)下的電能質量具有重要參考價值。此外，有學者提出對可再生能源機組施加虛擬同步機控制策略，通過設置虛擬轉矩和虛擬勵磁對機組的有功和無功出力實現雙向調節(jié)，達到同時抑制電壓和頻率波動的效果；除傳統(tǒng)的利用機組和加裝設備的電能質量控制外，也有學者提出將電動汽車和負荷側需求響應納入調頻、調壓環(huán)節(jié)中，使二者都能夠響應系統(tǒng)的頻率和電壓變化。針對諧波含量過多問題，IEEE會士F. Blaabjerg等人提出在并網變流器的控制環(huán)節(jié)中，附加虛擬阻抗控制策略，以減少系統(tǒng)電流中的諧波含量。通過進一步研究電能質量優(yōu)化方法，對潛在的電能質量問題加以改善，是100%可再生能源電力系統(tǒng)構建路徑中的最后一環(huán)，這對保障負荷供電品質是非常有必要的。
5、未來100%可再生能源電力系統(tǒng)的展望
總體而言，100% REPS的構建不可一蹴而就。對于水電為主、風光為輔的100% REPS，由于同步發(fā)電機組占主導，規(guī)劃和運行不確定性程度相對較小，在資源和政策條件允許下，其技術層面的構建難度相對不太大(國外已有多個實例系統(tǒng))。然而，對于新能源和電力電子高滲透的100% REPS，其構建難度往往要大得多。為使100%可再生能源發(fā)電形態(tài)的構建更具實踐可行性，未來還需在系統(tǒng)規(guī)劃、運行和控制研究中探索多方面的前瞻性科學與技術問題，這里簡要舉例如下：
1）虛擬慣量控制策略引起的機組載荷波動加劇、壽命減少問題：目前已有大量關于虛擬慣量控制的研究及應用，但虛擬慣量控制可能引起設備疲勞載荷增大，造成有效使用壽命縮短、噪聲增大等問題。如何在控制機組參與虛擬慣量和頻率支撐的同時，保證機械損耗在可接受范圍內，還需進一步開展研究工作。
2）系統(tǒng)電力電子化程度過高導致現有過流保護裝置失效：當系統(tǒng)由原來的同步電源主導轉變?yōu)殡娏﹄娮訐Q流器主導后，由于基于換流器的電源不具有與同步發(fā)電機相同的故障特征，它們通常只能提供略高于額定值的故障電流且維持時間極短，極易引起系統(tǒng)中的繼電保護裝置由于故障電流消失而失去故障感知能力的問題。
3）系統(tǒng)在極端天氣和氣候環(huán)境下運行的能力：100% REPS相較傳統(tǒng)火電主導電力系統(tǒng)或者高比例可再生能源電力系統(tǒng)來說，其對極端天氣或氣候的敏感度更高。當暴雨、臺風、干旱等天氣或氣候出現時，將直接影響風、光、水電機組的發(fā)電能力，導致系統(tǒng)持續(xù)供電能力大幅下降。為此，應基于各地多尺度氣象條件，對概率性的極端天氣和氣候，提前制定適當的防災調度和應急儲備，提升系統(tǒng)抵御各類自然災害的能力。
4）應對新能源出力強不確定性的新型備用準則：對于新能源高占比的100% REPS，必須革新傳統(tǒng)以同步發(fā)電機備用為主的備用準則，擴展利用儲能、需求響應以及風、光機組輔助調頻等方法來提供新型系統(tǒng)所需的備用容量。在構建新型備用準則時如何克服風、光機組出力強不確定性的問題，仍需進一步研究和分析。
5）建立系統(tǒng)慣性和備用容量在線評估與配置體系：目前電力系統(tǒng)運行調度中一般不考慮系統(tǒng)慣性需求，備用設置也非常粗略(如以系統(tǒng)峰荷的8%~10%或者單機最大容量作為系統(tǒng)備用容量需求)。這種經驗方法會造成新能源和電力電子高滲透的100% REPS慣性與備用容量匱乏狀況的出現。因此，有必要建立一套系統(tǒng)慣性與備用容量需求在線評估和配置體系，以更好指導調度運行，保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。
6、結論
目前全球范圍內許多政府和研究機構正在著力開展100% REPS形態(tài)與構建方面的相關研究，我國部分水電極為豐富的地區(qū)也存在著進一步構建100%可再生能源發(fā)電形態(tài)的可行性。為使電力系統(tǒng)在未來100%可再生能源發(fā)電形態(tài)下仍能夠安全可靠運行，前瞻性地揭示其面臨的挑戰(zhàn)性問題并探索一套較為完整的研究框架具有重要意義。本文從100% REPS的基本概念出發(fā)，介紹了其主要構成以及與其他相似概念的區(qū)別，對目前有關100% REPS所提出的構想及實踐狀況進行了廣泛綜述和分析，探討其主要特征以及實現要素。然后，基于現有研究成果提出構建100% REPS在技術、經濟、政策3方面將面臨的主要挑戰(zhàn)，進而提出一套面向100% REPS的研究框架，該框架覆蓋了電源規(guī)劃、網架規(guī)劃、無功配置、運行調度、穩(wěn)定性分析與控制、電能質量優(yōu)化6個環(huán)節(jié)。最后，對未來100% REPS的應用實踐與探索進行了展望。
引文信息
文云峰, 楊偉峰, 汪榮華, 胥威汀, 葉希, 李婷. 構建100%可再生能源電力系統(tǒng)述評與展望[J]. 中國電機工程學報, 2020, 40(6): 1843-1856.
WEN Yunfeng, YANG Weifeng, WANG Ronghua, et al. Toward 100% Renewable Energy Power Systems: Review and Prospect[J]. Proceedings of the CSEE, 2020, 40(6): 1843-1856(in Chinese)．
