美国波动性电源并网研究模型方法及应用

美国波动性电源并网研究主要采用多种模型方法，包括扩容规划模型、生产成本模拟模型和潮流模型，以评估可再生能源并网对电力系统的影响。研究要素涵盖中尺度模型预测风电太阳能发电、统计分析、潮流模型、生产成本模型、容量价值确定、排放与成本影响分析以及暂态研究等。

美国波动性电源并网研究的数据主要来源于政府机构（如EIA、FERC、EPA）、非保密协议、输电规划公开信息以及NREL网站发布的风能和太阳能资源数据库。高质量数据集需具备高空间分辨率（如2公里）、高时间分辨率（如5分钟）、与实测数据核验、多时间尺度预测（1、4、6和24小时）等特点。

中尺度模型在研究中扮演重要角色，其数据体系不断发展，并网研究从单一电网转向区域研究（如西部和东部风电并网研究），并网比例不断提高（如明尼苏达州40%风电研究）。

近期研究趋势包括：

1. 更高并网比例：如西部风电太阳能并网研究发现，33%可再生能源接入使机组循环成本增加3500万美元至1亿5700万美元，但燃料成本节约高达70亿美元。
2. 机组循环影响：生产成本模型分析显示，增加可再生能源运行影响其他发电机组，导致更多启停、爬坡和循环需求。
3. 频率响应与暂态稳定：研究发现，通过输电升级、同步调相机转换和频率响应控制，高比例可再生能源可维持频率响应和暂态稳定。

典型研究如西部风电太阳能并网研究，采用生产成本模型分析五种情景（无可再生、基础情景、高风电、高太阳能、混合高比例），评估发电组合、可再生能源限制出力、备用不足风险、排放、燃料消耗和生产成本等。研究还评估了不同可再生能源比例及核电机组减少对电网的影响，并模拟了含储能和主动控制的电网运行。