王伟华清华大学电机系 清华大学电机系、环境学院在风电消纳领域的合作研究
清华大学电机系助理教授张宁、环境学院副教授鲁玺及哈佛大学研究人员2015年12月合作发表于《应用能源》期刊的学术论文《采用电锅炉供暖和抽水蓄能储能降低中国风电弃风》,近日被《IEEE纵览》期刊2016年第9期在讨论中国风电并网的文章中予以重点报道。
论文基于电机系团队研发的"电力规划决策支持系统(GOPT)",采用环境学院团队从美国国家航空航天局(NASA)的GEOS-5气象资源数据库中解析的风速、气温数据,研究了蒙西电网"十三五"期间弃风预期,分析了抽水蓄能电站及风电供暖(电锅炉)对减少弃风的作用。
研究发现抽水蓄能对消纳风电有一定积极作用,但在连续多日弃风的情况下效果有限。风电供暖一方面可以直接利用废弃的风电,另一方面可以减少热电机组的供热负荷与提高其运行灵活性,从而可以有效减轻弃风现象。该研究通过模拟多种未来发展情景,进一步得出了风电供暖的最佳供热容量。
2020年不同发展场景下蒙西电网小时级调度模拟结果。(a)40GW风电装机且无抽水蓄能和电锅炉场景下供暖季模拟结果;(b)40GW风电和2.4GW抽水蓄能但无电锅炉场景下供暖季模拟结果;(c)40GW风电和30%比例的电锅炉但无抽水蓄能场景下供暖季模拟结果;(d)与(a)相同场景下非供暖季模拟结果;(e)与(b)相同场景下非供暖季模拟结果。
电机系项目组研发的可再生能源出力重构以及电力系统时序运行模拟技术已应用于我国甘肃、青海、内蒙、江苏、冀北、山东、云南、海南等十余个可再生能源富集地区的风电及光伏消纳研究中,该系统能够根据可再生能源资源信息对风电、光伏的出力进行重构,基于可再生能源的时序出力,逐日模拟系统调度运行,量化电力系统弃风弃光的原因,并评价各类技术措施及政策对促进可再生能源消纳的有效性和经济性,为我国可再生能源接入地区的电源与电网规划决策提供了重要支撑。
环境学院项目团队致力于我国以煤为主的能源结构所带来的环境与气候问题,通过对风电、太阳能等可再生能源与环境系统的复杂建模,旨在探讨风能取代化石燃料的潜能以及其对CO2与大气污染物的减排作用。该团队与哈佛大学中国项目组合作创新性地构建了风能资源潜力评价系统,从大气科学理论上加深了风能空间分布与时间变化关系的理解,并在此基础上致力于构建低碳能源对环境协同效益的综合评估体系,为从源头解决我国所面临的大气污染问题探索路径。
论文的第一作者为张宁,通讯作者为鲁玺,合作作者包括哈佛大学麦克·麦克尔罗伊教授、克里斯·尼尔森研究员、博士后陈新宇、中科院地理所邓羽助理研究员、电机系康重庆教授。
《IEEE纵览》是IEEE的旗舰科技杂志,主要用于报道电气、电子以及计算机领域在学术界和工业界的最前沿的研究进展,并展望与讨论未来的技术发展趋势,每月线上线下同时发表。《IEEE纵览》在2015年3月也曾报道过张宁助理教授先前在抽水蓄能方面的研究。
