配电网高比例分布式光伏接入规划与消纳关键技术及应用
本项目属于电气工程技术领域。山西作为能源革命综合改革试点,大力发展分布式能源、打造新能源全产业链是山西能源革命的重要战略部署。2019年底山西分布式光伏并网达88493座,近三年容量增长了771%,在地区配网中渗透率最高达56%,同时全省43%的分布式光伏为扶贫光伏,肩负着脱贫攻坚的重要政治使命。然而由于分布式光伏接入缺乏全局规划,且并网逆变器性能有待提升,实际运行中电压越限、谐波超标等问题时有发生,限制了分布式光伏的消纳,影响光伏设备和配电网的安全稳定运行。项目历时6年,产学研用协同攻关,攻克了配电网高比例分布式光伏接入规划与消纳的多项技术难题。 项目授权专利11项(发明专利9项),登记软著2项,发表论文23篇(SCI/EI检索17篇),出版专著1部,制订团标1项,研制了谐波抑制型光伏逆变器,开发了计及谐波影响的电压安全域评估软件。经中电联组织鉴定,项目成果达到国际领先水平。已成功应用于电网公司、分布式光伏、逆变器厂家和设计院所等单位,有效指导了高比例分布式光伏规划接入,提升了配电网分布式光伏消纳能力,同时项目成果积极响应国家光伏扶贫战略,为高比例分布式光伏接入配电网提供了技术解决方案,对山西能源革命战略的实施具有重大推动作用。
千万千瓦级海上风电友好并网与消纳关键技术及装备
海上风电是实现我国能源低碳转型的重要战略支撑。我国沿海分布多个千万千瓦级海上风电基地,与陆上相比,海上风电并网方式多、临近负荷中心,源网紧密耦合,协同规划及调控要求高。友好并网和可靠消纳是实现海上风电开发的关键。成果应用于江苏、福建、广东等海上风电基地,近三年累计消纳海上风电580亿千瓦时,减少碳排放5783万吨。研发的海上风电系列变流装备占我国已投运海上风电85%以上,直接经济效益16亿元。解决了我国千万千瓦级海上风电友好并网、可靠消纳及关键装备国产化难题,有力推动能源转型绿色低碳发展。
配电网分布式源网荷储多时间尺度协同消纳关键技术及应用
项目属电力系统技术领域。 配电网作为直接服务千家万户与实现“双碳”目标的重要基础平台,其绿色安全经济优质供电关乎国计民生与国家战略。而伴随分布式可再生能源与柔性负荷的规模化接入,传统配电网已逐渐演变成“双高”与“双端不确定性”的有源配电网,保障其绿色安全经济优质供电面临严峻挑战。 在国家自然基金、国网科技等重要项目支撑下,项目组历经近十年的协同攻关,聚焦“双高”配电网“高比例接入”与“高可靠运行”的尖锐矛盾问题,原创性地建立了多时间尺度源荷协同消纳理论方法、关键技术与装备体系,在“静态接入、稳态调控、动态治理、暂态自愈”上实现技术突破。
大规模分布式可再生能源的集群化并网消纳管理
在顺应世界能源革命大势,促进新能源发展;落实国家光伏扶贫政策,打赢脱贫攻坚战;破解新能源并网调度消纳难题,保障电网安全稳定的背景下,国网安徽电力主动承担国家科技重点研究计划“分布式可再生能源发电集群并网消纳关键技术及示范应用”(以下简称国重1.3项目),落实国家新能源发展战略,坚守精准扶贫政治责任。以可再生能源全额消纳为目标,按照“内外协同、技术引领、示范支撑、管理变革”的整体思路,确定“攻克关键技术、示范工程验证、形成典型推广模式”的实施路径。 国网安徽电力通过建立产学研用高效协同组织和协调工作机制,创建面向大规模分布式可再生能源的集群规划方法;针对多类型分布式典型应用场景研制电网高效终端设备,研发群控群调系统,突破集群自治、群间协同、输配协调关键技术,获得专利143项、论文193篇、国家级技术标准4项,出版专著5部,登记软件著作权27项,发起国际标准提案2项等科研成果,达到国内领先、国际一流水平,为大规模分布式新能源集群化并网消纳管理提供有力支撑。 国网安徽电力依托国重1.3项目,以示范工程为支撑,实施以“集群化”为内核的规划、并网、调控、运维管理,形成大规模分布式可再生能源集群化并网消纳管理新模式,实现大规模分布式可再生能源的有序接入、高效并网、灵活调控和敏捷运维,促进可再生能源与电网友好协调和安全运行,有效解决大规模分布式可再生能源并网消纳的世界性难题,推动可再生能源健康可持续发展。 国网安徽电力成功打造了光伏扶贫“金寨模式”,有效解决了扶贫光伏无序接入、脱网率高、消纳困难等问题, 安徽省光伏扶贫工作在2019年国务院扶贫办第三方评估中位列全国第一。大规模分布式可再生能源并网消纳管理的成功实践,形成了分布式可再生能源规划、入网、群控运行管理制度标准体系,为安徽乃至全国产业扶贫提供了可复制、可推广的样板,彰显了光伏扶贫的示范引领作用,助推了国家扶贫攻坚战略的有效落地。2017年至今,江苏、辽宁、新疆等多个电网公司来安徽六安金寨参观、学习,借鉴“金寨模式”并应用到全国多地新能源实施项目中,极大地推动了可再生能源和电网的协调健康可持续发展。
非水可再生能源高效并网消纳关键技术及应用
在国家重点研发计划项目、863项目等多个国家重要项目的支持下,项目组经过10多年持续攻关,产-学-研-用相结合,攻克了“非水可再生能源消纳”的瓶颈问题,在非水可再生能源预测、灵活性资源优化规划、协调优化调度、友好并网逆变控制等方面开展了系统的研究工作,取得了系列原创性研究成果,发明了“功率点预测-区间预测-概率预测-场景预测”全景预测技术。提出了一种将“无规律序列”分解为多个“有规律序列”的预测方法,解决了非水可再生能源电力难以准确预测的瓶颈问题;提出了从“低维度”映射到“高维度”的区间预测以及可嵌入环境影响因素的概率预测等不确定性预测方法,为调度提供更为全面准确的预测信息;提出了准确模拟非水可再生能源可能发生场景的渐近优化技术,突破了采用典型场景不能反映非水可再生能源变化多样性的局限。发明了面向非水可再生能源随机变化的灵活性资源容量优化规划技术。提出了满足给定置信度水平下备用容量优化配置技术,克服了传统方法仅考虑典型场景备用需求的局限性;提出了充裕性和安全性双重优化的评估技术,克服了传统方法需要反复调整方案以满足可靠性要求的局限性。发明了多重随机耦合作用下电力系统的鲁棒协调调度技术。提出同时考虑预测信息、当前运行信息和历史运行信息的滚动协调技术,获得主动应对非水可再生能源随机波动的鲁棒调度方案,突破了传统调度技术仅能满足给定预测值、鲁棒性差、被动应对非水可再生能源随机变化的局限,有效提升了高爬坡变化事件的调度应对能力。发明了提升非水可再生能源并网友好交互水平的逆变控制技术。提出了综合考虑逆变器的无锁相环电压信号提取、相位裕度补偿抑制谐波、正序分量补偿电压不平衡及虚拟同步发电机下二次调频等并网控制技术,显著提高了非水可再生能源并网友好交互水平。 本项目成果经中国科学院程时杰院士为组长的专家组鉴定,整体技术达到国际领先水平。研究成果解决了非水可再生能源并网优化与主动消纳的关键技术问题,为实现非水可再生能源与电网友好协调提供了解决方案。本项目获得国家发明专利30项、实用新型专利10项、软件著作权11项,出版专著2部,发布标准3项,发表论文99篇,其中SCI/EI论文68篇。研究成果成功应用于广西、云南、贵州等多个省份的发电企业及电网企业,所研发的高性能光伏并网逆变器远销6大洲100多个国家。
丁茂生:攻关新能源并网消纳关键技术
专家成果:长期聚焦宁夏地区高比例、超大规模新能源高效消纳关键技术,带领团队研发贯穿“发输配用微储”多环节的综合多源互动系统和百万千瓦级新能源场站秒级主动支撑系统;曾获2020年度宁夏回族自治区科学技术重大贡献奖、国家电网有限公司特等劳模等荣誉。