清華大學(xué)電機(jī)系、環(huán)境學(xué)院在風(fēng)電消納領(lǐng)域的合作研究被《IEEE 縱覽》報(bào)道
清華新聞網(wǎng)10月20日電 清華大學(xué)電機(jī)系助理教授張寧、環(huán)境學(xué)院副教授魯璽及哈佛大學(xué)研究人員2015年12月合作發(fā)表于《應(yīng)用能源》 （Applied Energy）期刊的學(xué)術(shù)論文《采用電鍋爐供暖和抽水蓄能儲(chǔ)能降低中國(guó)風(fēng)電棄風(fēng)》 （Reducing curtailment of wind electricity in China by employing electric boilers for heat and pumped hydro for energy storage），近日被《IEEE縱覽》 （IEEE Spectrum）期刊2016年第9期在討論中國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)的文章中予以重點(diǎn)報(bào)道。
論文基于電機(jī)系團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“電力規(guī)劃決策支持系統(tǒng)（GOPT）”，采用環(huán)境學(xué)院團(tuán)隊(duì)從美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的GEOS-5氣象資源數(shù)據(jù)庫(kù)中解析的風(fēng)速、氣溫?cái)?shù)據(jù)，研究了蒙西電網(wǎng)“十三五”期間棄風(fēng)預(yù)期，分析了抽水蓄能電站及風(fēng)電供暖（電鍋爐）對(duì)減少棄風(fēng)的作用。研究發(fā)現(xiàn)抽水蓄能對(duì)消納風(fēng)電有一定積極作用，但在連續(xù)多日棄風(fēng)的情況下效果有限。風(fēng)電供暖一方面可以直接利用廢棄的風(fēng)電，另一方面可以減少熱電機(jī)組的供熱負(fù)荷與提高其運(yùn)行靈活性，從而可以有效減輕棄風(fēng)現(xiàn)象。該研究通過(guò)模擬多種未來(lái)發(fā)展情景，進(jìn)一步得出了風(fēng)電供暖的最佳供熱容量。
2020年不同發(fā)展場(chǎng)景下蒙西電網(wǎng)小時(shí)級(jí)調(diào)度模擬結(jié)果。（a）40GW風(fēng)電裝機(jī)且無(wú)抽水蓄能和電鍋爐場(chǎng)景下供暖季模擬結(jié)果；（b）40GW風(fēng)電和2.4GW抽水蓄能但無(wú)電鍋爐場(chǎng)景下供暖季模擬結(jié)果；（c）40GW風(fēng)電和30%比例的電鍋爐但無(wú)抽水蓄能場(chǎng)景下供暖季模擬結(jié)果；（d）與（a）相同場(chǎng)景下非供暖季模擬結(jié)果；（e）與（b）相同場(chǎng)景下非供暖季模擬結(jié)果。
電機(jī)系項(xiàng)目組研發(fā)的可再生能源出力重構(gòu)以及電力系統(tǒng)時(shí)序運(yùn)行模擬技術(shù)已應(yīng)用于我國(guó)甘肅、青海、內(nèi)蒙、江蘇、冀北、山東、云南、海南等十余個(gè)可再生能源富集地區(qū)的風(fēng)電及光伏消納研究中，該系統(tǒng)能夠根據(jù)可再生能源資源信息對(duì)風(fēng)電、光伏的出力進(jìn)行重構(gòu)，基于可再生能源的時(shí)序出力，逐日模擬系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行，量化電力系統(tǒng)棄風(fēng)棄光的原因，并評(píng)價(jià)各類(lèi)技術(shù)措施及政策對(duì)促進(jìn)可再生能源消納的有效性和經(jīng)濟(jì)性，為我國(guó)可再生能源接入地區(qū)的電源與電網(wǎng)規(guī)劃決策提供了重要支撐。
環(huán)境學(xué)院項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)致力于我國(guó)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的環(huán)境與氣候問(wèn)題，通過(guò)對(duì)風(fēng)電、太陽(yáng)能等可再生能源與環(huán)境系統(tǒng)的復(fù)雜建模，旨在探討風(fēng)能取代化石燃料的潛能以及其對(duì)CO2與大氣污染物的減排作用。該團(tuán)隊(duì)與哈佛大學(xué)中國(guó)項(xiàng)目組合作創(chuàng)新性地構(gòu)建了風(fēng)能資源潛力評(píng)價(jià)系統(tǒng)，從大氣科學(xué)理論上加深了風(fēng)能空間分布與時(shí)間變化關(guān)系的理解，并在此基礎(chǔ)上致力于構(gòu)建低碳能源對(duì)環(huán)境協(xié)同效益的綜合評(píng)估體系，為從源頭解決我國(guó)所面臨的大氣污染問(wèn)題探索路徑。
論文的第一作者為張寧，通訊作者為魯璽，合作作者包括哈佛大學(xué)麥克·麥克爾羅伊（Michael McElroy）教授、克里斯·尼爾森（Chris Nielsen）研究員、博士后陳新宇、中科院地理所鄧羽助理研究員、電機(jī)系康重慶教授。
《IEEE縱覽》是IEEE的旗艦科技雜志，主要用于報(bào)道電氣、電子以及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的最前沿的研究進(jìn)展，并展望與討論未來(lái)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，每月線(xiàn)上線(xiàn)下同時(shí)發(fā)表?！禝EEE縱覽》在2015年3月也曾報(bào)道過(guò)張寧助理教授先前在抽水蓄能方面的研究。
論文原文鏈接：
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261915013896
IEEE Spectrum 原文鏈接：
http://spectrum.ieee.org/energy/renewables/wind-battles-coal-for-access-to-chinas-grid
http://spectrum.ieee.org/energy/policy/a-pumped-hydro-energystorage-renaissance
供稿：電機(jī)系 編輯：李華山
