研究背景/選題意義/研究價值：

低碳背景下，新能源滲透率大幅提升增加了電力系統(tǒng)的不確定性，火電機組的逐步退役又加劇了靈活性資源不足，導致系統(tǒng)調峰調頻壓力劇增。為防止這種情況發(fā)生，新能源高深透電力系統(tǒng)需要配置高效、清潔和靈活的資源。儲能的獨特優(yōu)勢（如功率傳輸特性、快速升壓能力、無污染等）使其成為應對系統(tǒng)不確定性和加強系統(tǒng)調節(jié)的有效工具。目前儲能在相關政策的支持下在新能源場站側已得到廣泛應用，主要側重于平抑場站出力波動、提升新能源可調度能力或配合新能源場站參與調峰、調頻等場景，儲能服務對象為場站，對參與系統(tǒng)調峰、調頻及備用等方面考慮較少，不易充分發(fā)揮儲能的價值。從系統(tǒng)整體角度配置儲能可以彌補以上不足并具有較好的經(jīng)濟性。因此，本研究在準確刻畫新能源高滲透電力系統(tǒng)功率不確定性的基礎上，從系統(tǒng)視角評估新能源高滲透系統(tǒng)調峰和調頻場景下系統(tǒng)對儲能容量的需求，為儲能配置提供科學合理的依據(jù)，具有重要的理論意義和應用價值。

主要研究內容：

新能源發(fā)電的間歇性和波動性、電力市場環(huán)境下用戶需求的多變性及電網(wǎng)運行的復雜性導致新能源高滲透系統(tǒng)的不確定性問題日益凸顯，系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行面臨嚴峻考驗。本研究首先針對新能源高滲透電力系統(tǒng)不確定性，以系統(tǒng)凈負荷為研究對象，采用分位數(shù)回歸分析對凈負荷數(shù)據(jù)進行處理，得到不同分位數(shù)對應凈負荷預測功率與實際功率間的擬合函數(shù)；結合Probit函數(shù)與高斯混合模型對凈負荷場景進行聚類，獲得典型不確定場景及其概率；設計典型日凈負荷不確定場景集合生成流程(如圖1)，實現(xiàn)對凈負荷不確定性的刻畫。其次，針對新能源高占比電力系統(tǒng)調峰、調頻等電力電量平衡問題，構建以運行成本最小為目標的含儲能系統(tǒng)多場景優(yōu)化運行模型，獲得儲能參與系統(tǒng)調峰和調頻的運行功率。然后，考慮無儲能容量約束下儲能運行時充放電電量不平衡問題，建立了儲能電量偏離程度指標和運行成本增長率指標，并構建了儲能運行功率修正模型，提升儲能充放電電量平衡。最后，建立了儲能需求功率和容量計算模型，結合不同新能源滲透率典型日的場景概率，分析了新能源滲透率、儲能需求與滿足系統(tǒng)需求置信度之間的關系。

圖1 凈負荷典型場景集生成流程

主要創(chuàng)新點：

（1）提出了新能源高占比電力系統(tǒng)不確定性刻畫方法；采用分位數(shù)回歸分析建立了凈負荷非參數(shù)概率模型，運用高斯混合模型對凈負荷場景進行聚類，引入典型日功率偏差統(tǒng)計、周圍數(shù)據(jù)密度和輻射半徑指標構建了典型日優(yōu)選模型，通過典型日凈負荷不確定場景集準確刻畫系統(tǒng)不確定性，有效解決新能源高占比電力系統(tǒng)凈負荷不確定性信息量大、維度高的問題。

（2）建立了多場景、多時間尺度的常規(guī)火電機組聯(lián)合儲能的優(yōu)化運行模型，在滿足系統(tǒng)調峰調頻備用要求的同時實現(xiàn)經(jīng)濟最優(yōu)運行。

（3）提出了面向新能源高占比電力系統(tǒng)多應用場景的儲能需求分析方法。將儲能電量偏離程度、運行成本增長率引入儲能運行模型，修正儲能運行功率，建立了參與調峰、調頻的儲能需求功率和容量計算模型，明確了新能源滲透率、儲能需求與滿足系統(tǒng)需求置信度之間的關系。