运行控制关键技术

本成果属于电力系统工程应用领域，主要针对贵州风力、光伏等新能源快速增长的情况，研究高原山区地理气候条件下的发电特性，充分利用小水电资源，在新能源接入电网规划、发电功率预测、节能发电调度、有功/无功分级调节、安全稳定控制等多阶段全过程优化决策，省调与地调、厂站多级联合运行控制，通过多种能源互补利用实现新能源全额消纳。 项目成果成功应用于贵州省调、六盘水/毕节地调和多个厂站，采集1300余座小水电、风电和光伏发电信息并实现功率预测，风电场/小水电群功率预测精度分别在95.58%、90.93%以上，“虚拟小水电群”增加系统287MW的调节能力，无功协调控制示范点的电压合格率从不足80%提高到95%以上。项目实施两年中贵州省新能源发电56.2/70.1亿千瓦时，均实现了全额消纳，环保效益和社会效益显著，具有广阔的推广应用前景。

随着地方经济发展和节能减排需要，特高压输电已成为国家能源战略。苏州电网特高压受电占比超30%、清洁能源占比超40%，已成为最大规模特高压受端城市电网和电能替代典范城市电网。城市电网形态发生深刻变化，运行特性复杂、控制难度剧增、安全风险突出。基于孤立断面、单点控制及被动响应的传统调控技术存在信息离散化、分析局部化及控制静态化等问题，难以实现多元能源高效综合利用，难以防范由大功率缺失引起的大面积停电风险。 项目率先攻克了主配用协同处置、多元全过程互动分析、多时空主动控制等难题，研发了具有完全自主知识产权的特高压受端城市电网多时空运行控制系列产品，填补了国内外多项技术空白，打破了国外技术基断。

本成果属于电气工程领域。城市配电网是城市供能系统的核心部分，但是现阶段城市配电网的突出问题主要表现在：配电网网络架构复杂且供电可靠性低；多异质分布式清洁能源并网数量不断增加，但受限于并网装置及控制水平，配电网总体仍呈现综合能耗高、碳排高；关键节点状态感知能力弱，配电网智能运维水平低、全景调控能力差等。 针对上述突出问题，本项目依托国家自然科学基金、南网公司多个重点科技项目，以城市配电网运行的高可靠、低碳化、优调控为目标，攻克了配电网网络架构及其自愈重构、多异质分布式能源并网与协同控制、配电网智能运检与全景调控三大关键核心技术，研制了多类型配电网智能化设备并开展工程示范和推广应用，形成了集技术、标准、装备和应用于一体的系列成果，取得了城市配电网高可靠低碳化运行关键技术和核心装备研制的重大突破。项目研究成果成功应用于广西自由贸易试验区智能电网建设；研发生产了高可靠智能巡检机器人1226套、系列配网终端42053台、配网全景监测辅助平台，已成功推广至广西、河北、江苏、安徽等多个电网公司。授权国家发明专利38件、实用新型专利16件、软件著作权3件，形成国家标准1项、行业标准1项，发表论文79篇（SCI32篇、EI28篇）。

项目聚焦特高压直流故障快速恢复、供电能力优化以及调控系统处理能力提升，坚持理论研究、技术创新与工程应用相结合，致力于突破：降低大功率缺失停电风险的特高压故障恢复决策与控制技术、挖掘供电潜力的分区负荷优化和输电线路动态增容技术，提升系统支撑能力的实时数据并行处理和模型中心技术（图 1）。研究中面临 4 大技术难题：① ① 特高压直流故障恢复。大功率失去后频率跌落、断面过载问题相互交织，控制措施存在冲突、受控对象面广量多、控制时间紧迫，多目标策略协调和快速精准控制极其复杂； ② 供电潜力挖掘。高负荷下供电能力接近饱和，分区间负荷供电路径动态优化存在“组合爆炸”、线路输送容量提升受限于温度、风速以及电网安全等多种约束，在线挖掘难度很大。 ③ 大规模实时数据处理。高负荷、大规模电网运行分析需要更详细的电网模型，实时采集信息量是传统建模方式的十几倍，现有实时数据处理技术已不能满足电网实时监控要求，大规模并行处理对象建模与任务分解协同难度极大。 ④ 省地协同共享。特高压直流故障处置需省地之间协同运作，运行优化需站在全局角度统筹，对电网模型和实时数据的高效共享提出了更高的要求，目前尚缺乏区域间模型实时同步与广域协同共享技术手段，兼顾低耦合度、高灵活性和高可靠性难度很大。

12月21日，国网青海省电力公司牵头研究的“大容量光储联合电站集成与运行控制关键技术及应用”获青海省科学技术进步奖一等奖，这是该公司连续五年获该奖项。该公司“大规模新能源主动支撑电网安全稳定运行关键技术”和“高海拔大温差环境下GIS位移变形关键技术及安全性评价”两项成果获三等奖。三项成果将有力支撑青海乃至我国光伏发电大规模并网，以及光储关键装备研发与应用。这是国网青海电力围绕新型电力系统示范区建设、助力国家清洁能源产业高地建设，积极开展科研攻关取得的重大突破。

近日，由国网甘肃省电力公司牵头的“大规模新能源电站多层级智能化运行控制关键技术研究及应用”项目获甘肃省2021年度科技进步奖一等奖。

近海风电场普遍采用高压交流海缆接入电网，长距离交流海缆并网过电压问题突出；近海风电场升压站和风电机组均位于海上，运行维护难度大、成本高，对海上风电预测预警及远程监控技术提出了新的挑战；东中部受端电网负荷集中、特高压交直流落点密集，同时面临千万千瓦级海上风电接入，特高压直流闭锁引发频率和电压安全事件风险加大。上述因素严重阻碍我国海上风电开发进程，亟需突破海上风电场交流并网稳定运行关键技术，提升我国大规模海上风电开发利用水平。 依托国家863计划及国家电网公司科技项目，项目团队产学研用协同攻关，历时8年，突破了海上风电场并网的电压控制与过电压抑制、频率主动支撑与故障穿越、功率预测与台风预警、远程监控与安稳控制、集成优化设计等关键技术。 项目研发的海缆过电压试验平台、功率预测与台风预警系统、远程监控系统、安全稳定控制系统，已成功应用于我国首批海上风电场，确保了数百亿投资的稳定收益，实现了科研成果向生产应用的快速转化，推动了我国海上风电产业的快速健康发展，经济和社会效益显著。

近日，由国网甘肃省电力公司牵头的“大规模新能源电站多层级智能化运行控制关键技术研究及应用”项目获甘肃省2021年度科技进步奖一等奖。

11月18日从天津市科学技术局获悉，国网天津市电力公司牵头申报的首批天津市创新联合体科技重大项目——“高比例新能源受端城市电网储能优化配置与运行控制关键技术研究”获批立项。