协同控制

分布式发电、储能及电动汽车等电力电子装置大规模并入配电网，削弱了系统的惯性和阻尼，对电网安全、可靠运行造成较大影响。虚拟同步机技术是实现电力电子装置柔性、灵活并网的先进控制技术，可以使电力电子设备模拟同步电机的外特性，实现分布式电源、储能、电动汽车等装备的即插即用、灵活并网，最终形成配电侧源、网、荷、储的分布式、自适应协同运行机制。

截至6月30日，国网河南省电力公司自主研发的分布式源网荷储协同控制系统在18家地市供电公司投运，河南电网实现全省分布式光伏发电项目线上群调群控。

在风电场直流侧配备储能以实现虚拟同步机控制的方案需要对风电场的硬件进行改造升级，成本较高；在风电场交流侧配备储能虽成本较低，但现有的风电场与交流侧储能独立控制的方法对风电场出力波动的平抑作用有限。在不改变风电场现行控制基础上，文章提出一种风电场及其交流侧配备的构网型储能设备的虚拟同步发电机协同控制方案，可使新能源和储能联合系统呈现电压源效应并提供系统阻尼和惯量，考虑了储能容量对控制效果的限制作用，并提出了储能容量与风电场装机量的最佳配比，通过仿真实验对该方案的有效性进行了论证。结果表明：通过协同控制风电场与其交流侧配备的构网型储能出力，可以与风电场直流侧配备储能的虚拟控制实现相同的频率与电压支持效果，并有效平抑风力发电的波动性。

受源侧与荷侧特性的限制，上海电网面临着新能源消纳压力大、灵活调节手段缺乏等问题。为此，上海市电力公司开展了虚拟电厂示范项目，探索虚拟电厂领域的创新应用，加快实现新型电力系统建设。首先从社会发展与新型电力系统建设2方面出发，分析了虚拟电厂发展的必要性。然后按照“资源发掘-市场交易-运营调度-信息通信”的技术路线，介绍了上海市虚拟电厂前期探索工作以及创新应用。随后，从分布式资源扩围、多样化市场交易、云边协同控制3方面对上海市虚拟电厂的发展前景进行展望。最后梳理了上海市虚拟电厂的交易情况，并总结其在运营流程与机制设计方面的经验，为其他省市虚拟电厂项目开展提供参考。

在“碳达峰·碳中和”国家能源战略变革背景下，大规模可再生能源的加速并网加剧了电力系统对于快速调频资源需求的迫切性，如何充分发挥以电池储能系统(battery energy storage systems,BESS)为代表的新型快速资源在电网调频中的作用是解决该问题的关键。首先，为满足电网各类型调频资源在自动发电控制(automatic generation control,AGC)系统中的接入监视与分类决策需求，提出“域-群-机”三级控制模型架构；然后，从BESS的荷电状态(state of charge,SOC)主动管理出发，提出基于改进的动态调频容量(dynamic available AGC,DAA)的多元集群协同控制策略，以及引入SOC影响因子的多点BESS功率分配策略；最后,结合实际电网的持续扰动工况及模拟跳机扰动工况进行仿真分析，验证了文中所提控制策略的有效性。文中所提策略不但可以显著改善各单点BESS的SOC一致性，而且能够提升电网调频品质。

为了解决大规模分布式光伏接入配电网导致光伏并网点出现电压越限问题，提出了一种基于分布式共识协同(distributed consensus collaboration, DCC)的光伏逆变器电压控制方法。光伏逆变器电压控制采用基于功率调节的下垂控制模式，利用下垂控制调节光伏的有功功率与无功功率，实现对光伏并网点电压的控制。分布式协同共识是将接入系统的光伏有功功率输出与光伏最大输出跟踪比作为状态变量，通过分布式共识协同算法实现下垂控制启动参数的调整和光伏逆变器之间的电压协同控制。通过一个含分布式光伏的真实馈线系统进行算例验证，基于德国DIgSILENT软件进行仿真。结果表明，所提电压控制方法能有效抑制光伏并网点的电压越限问题，并在电压调节过程中降低光伏有功功率出力的削减，提升光伏逆变器的无功功率调节量。

降低叶片气动载荷对于延长风力机叶片寿命极为重要，尾缘襟翼是降低叶片气动载荷的一种有效手段，然而其在大攻角下对翼型的气动特性控制效果减弱。通过在50%叶片弦长处添加S型翼缝，采用数值模拟方法研究S型翼缝与尾缘襟翼联合调节风力机叶片气动特性的作用。利用剪切应力输运(shear stress transport，SST)湍流模型，计算模拟了S809翼型在雷诺数106下，S型翼缝与尾缘襟翼联合控制对翼型气动特性的影响，并分析了S型翼缝与尾缘襟翼的协同控制机理。结果表明，尾缘襟翼的偏转可显著改变翼缝槽内的气体流量，并有效调节叶片中部的压差，这种联合控制策略可在大攻角下大幅改善翼型的失速现象，从而显著增强尾缘襟翼对升力系数的调控能力。

特高压交直流的建设与大规模新能源接入使大电网的调控越来越复杂,而数字孪生能够为电网向数字化转型、提高电网调度运行决策的准确性与实时性提供关键技术支撑。文章首先建立复杂大电网数字孪生虚拟模型,提出实现电网物理系统与数字孪生系统的实时信息交互和协同控制方法,并构建电网数字孪生软件平台。然后介绍基于数字孪生的秒级在线分析系统的架构及实施方案,将在线分析系统的响应速度由分钟级提升到秒级。最后对于数字孪生在复杂大电网调度运行的4个方面应用场景进行探讨。

为提高大规模风电并网后电网频率稳定性，降低风储系统调频成本，提出考虑虚拟控制参数调节的优化模型预测控制策略。首先，计及储能系统对电网惯性水平与阻尼能力的作用，引入双曲正切函数自适应调节储能系统虚拟控制参数，满足不同时段的调频需求。然后，基于风储系统状态方程建立预测模型，以频率偏差与调频成本最小为控制目标，设计自适应模型预测控制策略。最后，搭建仿真模型，在阶跃和连续负荷扰动工况下对不同控制策略的效果进行对比分析。结果表明，所提控制策略能够有效改善电网调频效果，优化储能系统和风电机组的出力，具有更优的协同控制性能。

本成果聚焦面向高电压设备的机器人带电作业技术及智能装备，围绕 分层协同控制、多源视觉感知、高电压等电位防护、新型工法工艺等关键 技术研究，研制了10kV至220kV高压设备等电位带电作业机器人，已实现 变电设备过热螺栓更换、绝缘子干冰清洗，以及配网导线激光剥线与带电 搭火、部件安装等多项作业功能。