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中国偏远地区能源供应的可靠性,已成为制约区域可持续发展的关键性难题。偏远区域虽普

中国偏远地区能源供应的可靠性,已成为制约区域可持续发展的关键性难题。偏远区域虽普遍拥有丰富的光照资源和土地储备,但面临着能源基础供给保障等多重困境。

受地理条件和经济发展水平限制,偏远地区普遍存在电力网络建设滞后、系统稳定性不足等结构性缺陷。负荷分布呈现高度离散化特征,导致部分电网区域线路损耗率偏高,输变电效率普遍较低;特别是在极端天气下或用电高峰时段,电网承载能力逼近临界阈值,供电可靠性显著不足;现有供电系统设计容量仅能满足基本生活需求,地域能源孤岛特征明显,针对需求侧扩容改造和用电管理成本偏高;当前场景能源供给体系电网自动化水平低、设备更新率低,致使可再生能源消纳能力严重不足。

以上多维度的能源供给困境不仅制约着当地经济社会发展,更对实现“双碳”目标背景下的新型能源体系建设构成严峻挑战。构建“源-网-荷-储”一体化协同调控系统,被认为是突破瓶颈的关键路径。

该系统通过整合本地风、光等分布式能源、储能装置及智能调控平台,可实现本地供需动态平衡与多能互补优化调度。随着分布式能源建模方法、调度算法和仿真平台日益成熟,相关研究具备较高的技术可行性。同时,中国对于乡村振兴和微电网示范等项目给予明确扶持,也为开展同类研究提供了制度保障与现实推动力。

根据国际能源署(IEA)的预测,到2030年,可再生能源将满足全球近一半的电力需求。专家、学者聚焦光伏、储能或其他绿色能量系统,采用合理配置容量及最优调度方法并应用于各类场景,推进其绿色可持续化发展。

在相关研究中,多数专家关注的是城市区域(强电网场景)引入新能源或储能以实现清洁化。城市通常拥有成熟的电网和精确的调度能力,优化目标主要由电价和市场效率决定。而偏远地区侧重于供能稳定性、自洽率提升和成本平衡,优化目标更多关注运行效益与稳定性,尤其是在缺乏强电网支撑的情况下,如何高效整合本地资源、灵活调度储能和负荷侧响应。

目前,很少有研究关注偏远地区弱电网或孤岛运行场景下,绿色能源系统的优化,尤其是在自然资源丰富但外部电网不稳定的情况下,如何构建可持续的绿电自洽系统并确保其高效稳定运行,仍是亟待解决的问题。

在此背景下,上海电力股份有限公司、华北电力大学国家能源交通融合发展研究院等单位的杨振辰、赵天宇等研究者,针对中国偏远区域绿电自洽能源系统优化问题,依据不同弱电网供电保障能力,提出一种以经济目标为导向的自洽能源系统优化调度方法。

首先,将风、光、储等能量单元进行耦合,构建能量单元模型,并提出自洽系统的拓扑架构与运行方式;然后,以日前运行成本最小为优化目标,以日运行自洽率为评价目标,利用Gurobi工具箱进行优化求解;最后,采用青藏铁路某车站实测数据,考虑柴油价格和新能源出力波动,对4种不同弱电网场景下自洽系统的运行成本及能量单元出力方式进行分析验证,并对比不同场景下的调度结果。

仿真结果显示,随着供电保障能力的降低,运行成本与系统自洽率呈上升趋势;柴油价格小幅波动仅影响场景三和场景四的运行成本,不会对全场景系统自洽率造成影响;新能源出力下降将给4种场景下的自洽率带来消极影响。

研究人员表示,该成果可为推动离网型微电网建设和偏远地区能源结构转型提供一定参考,但在新能源出力预测和细分时间尺度内的调度等方面仍需进一步优化。

本工作发表在2025年第12期《电气技术》,论文标题为“中国偏远区域绿电自洽系统优化调度方法”。