研究背景/选题意义/研究价值：
低碳背景下，新能源渗透率大幅提升增加了电力系统的不确定性，火电机组的逐步退役又加剧了灵活性资源不足，导致系统调峰调频压力剧增。为防止这种情况发生，新能源高深透电力系统需要配置高效、清洁和灵活的资源。储能的独特优势（如功率传输特性、快速升压能力、无污染等）使其成为应对系统不确定性和加强系统调节的有效工具。目前储能在相关政策的支持下在新能源场站侧已得到广泛应用，主要侧重于平抑场站出力波动、提升新能源可调度能力或配合新能源场站参与调峰、调频等场景，储能服务对象为场站，对参与系统调峰、调频及备用等方面考虑较少，不易充分发挥储能的价值。从系统整体角度配置储能可以弥补以上不足并具有较好的经济性。因此，本研究在准确刻画新能源高渗透电力系统功率不确定性的基础上，从系统视角评估新能源高渗透系统调峰和调频场景下系统对储能容量的需求，为储能配置提供科学合理的依据，具有重要的理论意义和应用价值。
主要研究内容：
新能源发电的间歇性和波动性、电力市场环境下用户需求的多变性及电网运行的复杂性导致新能源高渗透系统的不确定性问题日益凸显，系统安全稳定运行面临严峻考验。本研究首先针对新能源高渗透电力系统不确定性，以系统净负荷为研究对象，采用分位数回归分析对净负荷数据进行处理，得到不同分位数对应净负荷预测功率与实际功率间的拟合函数；结合Probit函数与高斯混合模型对净负荷场景进行聚类，获得典型不确定场景及其概率；设计典型日净负荷不确定场景集合生成流程(如图1)，实现对净负荷不确定性的刻画。其次，针对新能源高占比电力系统调峰、调频等电力电量平衡问题，构建以运行成本最小为目标的含储能系统多场景优化运行模型，获得储能参与系统调峰和调频的运行功率。然后，考虑无储能容量约束下储能运行时充放电电量不平衡问题，建立了储能电量偏离程度指标和运行成本增长率指标，并构建了储能运行功率修正模型，提升储能充放电电量平衡。最后，建立了储能需求功率和容量计算模型，结合不同新能源渗透率典型日的场景概率，分析了新能源渗透率、储能需求与满足系统需求置信度之间的关系。
图1 净负荷典型场景集生成流程
主要创新点：
（1）提出了新能源高占比电力系统不确定性刻画方法；采用分位数回归分析建立了净负荷非参数概率模型，运用高斯混合模型对净负荷场景进行聚类，引入典型日功率偏差统计、周围数据密度和辐射半径指标构建了典型日优选模型，通过典型日净负荷不确定场景集准确刻画系统不确定性，有效解决新能源高占比电力系统净负荷不确定性信息量大、维度高的问题。
（2）建立了多场景、多时间尺度的常规火电机组联合储能的优化运行模型，在满足系统调峰调频备用要求的同时实现经济最优运行。
（3）提出了面向新能源高占比电力系统多应用场景的储能需求分析方法。将储能电量偏离程度、运行成本增长率引入储能运行模型，修正储能运行功率，建立了参与调峰、调频的储能需求功率和容量计算模型，明确了新能源渗透率、储能需求与满足系统需求置信度之间的关系。