面向多区域电网电力错峰互济的新型电力系统源-网-储广域协同规划技术研究

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2026.06.005

摘要/Abstract

摘要：

随着可再生能源大规模接入,以及区域间电力需求差异日益显著,现有规划方法多局限于单一区域或源-网-储局部协同,难以适应跨区域电力互补与广域协同运行的需求。聚焦面向多区域电网电力错峰互济的源-网-储广域协同规划难题,提出一种融合多时空尺度耦合建模、跨区域互补特性挖掘与协同优化机制的新型规划框架。首先,构建考虑气候差异与负荷时序特性的多区域源-网-储联合模型,采用Copula理论生成风光联合出力场景集,量化分析各区域电力时序错峰潜力;其次,构建以总成本最小为目标的广域协同规划模型,统筹电源、电网与储能的协同配置;最后,引入鲁棒-随机混合优化方法,应对新能源出力与跨区输电能力的多重不确定性。以我国“三北”与华东多区域互联电网为实例进行仿真验证,结果表明,规划后系统可再生能源发电量占比提升至93.1%,其中风电与光伏贡献69.3%的发电量,系统综合成本降低8.5%,跨区互济能力增强约15.0%,为实现多区域电力系统低碳、高效、安全协同发展提供理论支撑与技术路径。

关键词: 新型电力系统, 灵活性供需平衡, 源-网-储协同, 区域互济

Abstract:

With the large-scale integration of renewable energy and increasingly prominent inter-regional power demand differences, existing planning methods are mostly limited to single regions or local generation-grid-storage coordination, which cannot meet the requirements of cross-regional power complementation and wide-area coordinated operation. Aiming at the wide-area coordinated planning difficulty of generation-grid-storage oriented to multi-regional power peak shaving and mutual power support, a novel planning framework integrating multi-temporal-spatial scale coupled modeling, cross-regional complementary characteristic mining and collaborative optimization mechanism is proposed. Firstly, a multi-regional joint generation-grid-storage model considering climatic differences and time-series load characteristics is established. The Copula theory is adopted to generate wind-solar joint output scenario sets and quantitatively quantify the time-series peak shaving potential of each region. Secondly, a wide-area coordinated planning model with the objective of minimizing total system cost is built to realize coordinated allocation of power sources, power grids and energy storage facilities. Finally, a robust-stochastic hybrid optimization method is introduced to cope with multiple uncertainties of renewable energy output and cross-regional transmission capacity. Taking the interconnected multi-regional power grids of China's Three-North Region and East China as the example, simulation verification is carried out. The results show that after optimal planning, the proportion of renewable energy power generation of the system rises to 93.1%, among which wind and photovoltaic power account for 69.3% of total power generation. The overall system cost is reduced by 8.5%, and the cross-regional mutual power support capacity is increased by approximately 15.0%. The research provides theoretical support and technical approaches for realizing low-carbon, high-efficiency and secure coordinated development of multi-regional power systems.

Key words: novel power system, flexible supply-demand balance, generation-grid-storage coordination, regional mutual power support

中图分类号:

TM73

李子润, 耿琳, 黄登一, 肖伟栋, 史沛然. 面向多区域电网电力错峰互济的新型电力系统源-网-储广域协同规划技术研究[J]. 电器与能效管理技术, 2026, 0(6): 37-51.

LI Zirun, GENG Lin, HUANG Dengyi, XIAO Weidong, SHI Peiran. Research on Wide-Area Coordination Planning Technology of Generation-Grid-Storage for the Novel Power System Towards Multi-Regional Peak Shaving and Mutual Power Support[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2026, 0(6): 37-51.

图/表 12

图1

图2

图3

图4

图5

图6

表1

图7

图8

表2

表3

表4

参考文献 22

[1]	华昊辰, 张洲赫, 邹奕群, 等. 新型电力系统需求侧灵活性资源低碳协同优化研究综述[J]. 电力建设, 2025, 46 (6):60-75.
[2]	梁作放, 孔令勃, 潘华. 新型电力系统面临的挑战及关键技术[J]. 电力与能源, 2024, 45(2):154-159.
[3]	张智刚, 康重庆. 碳中和目标下构建新型电力系统的挑战与展望[J]. 中国电机工程学报, 2022, 42 (8):2806-2819.
[4]	朱明芳, 徐铤. 基于源-网-荷-储的新型电力系统长期规划模型研究[J]. 电气时代, 2023(10):46-49.
[5]	别朝红, 王则凯, 肖遥, 等. 双碳目标下新型电力系统发展展望[J]. 新型电力系统, 2023, 1(2):116-131.
[6]	李汪繁, 吴何来. 双碳目标下我国碳市场发展分析及建议[J]. 南方能源建设, 2022, 9(4):118-126.
[7]	魏欣, 张宗艺, 杨利鸣. 我国碳定价机制构建关键问题[J]. 南方能源建设, 2024, 11(5):57-62.
[8]	朱静慧, 高佳, 余欣梅, 等. 双碳背景下大型能源企业碳资产管理体系构建[J]. 南方能源建设, 2024, 11(5):168-177.
[9]	李慧斌, 刘翔宇, 顾雪平, 等. 考虑区域间灵活性资源互济的日前分散协调调度策略[J]. 电测与仪表, 2025, 62(5):120-129.
[10]	宋晓通, 孙艺, 刘欣博, 等. 计及能量互济的多区域综合能源系统多目标双层优化[J]. 高电压技术, 2024, 50(4):1426-1435.
[11]	王伟胜, 李光辉, 何国庆, 等. 面向新型电力系统的新能源并网控制挑战与展望[J]. 新型电力系统, 2023, 1(2):145-160.
[12]	戴璟, 王剑晓, 张兆华, 等. 新型电力系统形态特征与关键技术[J]. 新型电力系统, 2023, 1(2):161-183.
[13]	郭剑波, 王铁柱, 罗魁, 等. 新型电力系统面临的挑战及应对思考[J]. 新型电力系统, 2023, 1(1):32-43.
[14]	李更丰, 孙少华, 别朝红, 等. 面向新型电力系统弹性提升的储能优化配置与灵活调度研究综述[J]. 高电压技术, 2023, 49(10):4084-4095.
[15]	李建山, 王淼, 刘加根. 燃煤电厂全过程低碳节能技术路径探讨[J]. 南方能源建设, 2022, 9(3):29-40.
[16]	马迪, 高红均, 张江林, 等. 考虑风电不确定性的电-气综合能源系统协调优化[J]. 智慧电力, 2022, 50(11):33-40.
[17]	裘昕月, 朱自伟, 黄春辉, 等. 考虑风电出力不确定性的综合能源系统鲁棒优化[J]. 智慧电力, 2020, 48(5):1-6.
[18]	张亚超, 郑峰, 乐健, 等. 考虑风电高阶不确定性的电气综合系统分布鲁棒协同优化调度[J]. 中国电机工程学报, 2020, 40(24):8012-8026.
[19]	刘钊, 郭子豪, 申安, 等. 考虑冷热电灵活性负荷需求响应的区域综合能源系统运行优化[J]. 南方能源建设, 2024, 11(6):153-163.
[20]	刘戬, 范新野, 乔继斌, 等. 基于改进WCVaR评估模型的新型电力系统低碳经济调度技术研究[J]. 电器与能效管理技术, 2025(5):76-84.
[21]	靳冰洁, 李家兴, 彭虹桥, 等. 需求响应下计及电碳市场耦合的多元主体成本效益分析[J]. 电力建设, 2023, 44(2):50-60. doi: 10.12204/j.issn.1000-7229.2023.02.005
[22]	包磊, 常亮亮, 卫鹏杰. 基于区块链的新型电力系统电-碳-绿证跨市场协同运行技术研究[J]. 电器与能效管理技术, 2025(7):71-80.

年份	输电容量/GW
年份	JB-SD	JB-SX	SX-SD
2020	6.4	10.6	0.4
2030	23.7	18.3	2.1
2040	37.4	26.6	4.4
2050	60.3	32.3	6.0

对照组	基建费用/万亿元	发电规模/GW			可调节资源/GW
对照组	基建费用/万亿元	火电	水电	风光	储能	输电通道
本文模型	8.3	31.8	103.3	247.6	91.7	98.30
对照组1	9.2	32.7	112.9	275.4	133.0	48.90
对照组2	8.9	33.3	104.7	250.5	103.9	106.44
对照组3	10.5	35.2	121.8	260.1	145.3	1.20

对照组	灵活性预期差距/GW		灵活性失衡概率/%
对照组	上调供需	下调供需	上调供需	下调供需
本文方案	0	0	0	0
对照组1	5.24	1.87	8.83	3.14
对照组2	0.79	0.55	1.33	0.92

测试场景	是否发生切负荷	最大功率缺额/MW	期望缺供电量 /MWh	主要受限环节
场景A	否	0	0	跨区输电通道一度接近满载,储能深度放电
场景B	是	2 150 (发生在第三天晚间)	1 850	储能电量耗尽,跨区输电能力达上限
场景C	是	5 400 (发生在晚高峰)	3 200	所有调节资源(火电爬坡、储能、互济)的瞬时功率总和不足