考虑大规模风电和储能的有功无功协调控制系统研究与应用获突破-北极星风力发电网

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完成单位：中国电力科学研究院、国网辽宁省电力有限公司

完成人：李强、蔡帜、丁强、于汀、卢静、戴赛、罗卫华、周京阳、黄国栋、杨军峰、杜佳桐、李森、车建峰、韩彬、崔晖

项目背景

随着我国风力发电的大规模快速建设和储能系统试点建设项目投入运行，风电功率固有的不确定性、间歇性和波动性特点对电网运行造成了重大影响。为保障我国大规模风电和储能接入下电网的安全经济运行，提高大规模风电并网消纳和大范围资源优化配置水平，迫切需要提升电网调度控制大规模风电和储能系统的能力、提升对风电传输关键断面的输电裕度控制能力，促进大规模风电消纳和节能减排。研发考虑大规模风电和储能的有功无功协调控制系统成为一项重要而急迫的任务。

为解决上述问题，从2010年开始中国电力科学研究院等单位开展了“考虑大规模风电和储能的有功无功协调控制系统研究与应用”项目的研究，研发了集考虑不确定因素的输电裕度控制、考虑风电场景的安全校核与发电计划的闭环调整、多周期发电计划与AGC滚动协调、基于负荷和风功率变化趋势辨识的无功电压主动控制策略等功能于一体的有功无功协调控制系统，并投入实际应用。

项目简介

项目属于电力系统自动化领域。通过自主创新，形成了多项自主知识产权的创新性成果及发明专利。项目研发过程中，项目第一完成人李强，带领项目团队开展了关键技术攻关，在考虑不确定因素的输电裕度控制、考虑风电场景的安全校核与发电计划的闭环调整、多周期发电计划与AGC滚动协调、基于负荷和风功率变化趋势辨识的无功电压主动控制策略等关键技术上取得突破。依托项目研究，共发表“风电功率预测误差分段指数分布模型研究”等论文8篇，申请“一种多源协调日前发电计划方法”等专利11项(授权3项)、“中国电科院智能电网调度技术支持系统储能调度计划V1.0”等软件著作权5项。

本项目按照国家电网公司对电网调度计划工作信息化、科学化、精细化的总体要求，紧密结合大规模风电和储能接入后对电网的影响，以提升含大规模风电和储能的运行经济性、安全性和智能化为目标，设计、开发并建设了大规模风电和储能的有功无功协调控制系统。项目成果在2012年9月应用于辽宁电力调度控制中心，并推广应用到东北、黑龙江等调度中心。2015年2月12日，由中国电力科学研究院牵头承担的“考虑大规模风电和储能的有功无功协调控制系统研究与应用”项目通过中国电机工程学会组织的成果鉴定。鉴定委员会认为：项目成果经评审整体达到国际先进水平，其中提出的基于多时段概率潮流和潮流置信区间的输电裕度控制策略与方法达到国际领先水平。

技术创新点

项目在风功率预测模型算法、大规模风电和储能发电计划与AGC协调控制、大规模风电无功控制等方面实现了技术突破与创新：

(1)提出基于气候和地形划分的分区域风电功率预测算法，根据气候地理特征对风电场进行分区，由区域代表风电场拟合风电输出功率总和。

(2)结合风电预测允许偏差和储能系统对预测偏差的消纳，提出考虑风电输送通道能力的多时间尺度风火储发电计划。

(3)提出多时段概率潮流分析环节和潮流置信水平控制环节闭环迭代的输电裕度控制方法，实现风电和储能接入下考虑不确定因素的输电裕度量化分析和控制。

(4)提出考虑风功率预测的调度计划和AGC滚动协调优化方法，在多周期计划中逐级考虑风电随机性、储能特性、机组出力特性和备用约束，为不同模式AGC机组应对不确定因素预留合理的调整范围。

(5)将风电场群无功控制纳入区域电网AVC中，提出基于负荷和风功率变化趋势辨识的无功电压主动控制策略。

成果应用及效益

2012年9月本项目研发的考虑大规模风电和储能的有功无功协调系统在辽宁电网投入运行，2012年12月本系统推广应用于东北电网、黑龙江电网等地。实际运行情况表明，系统功能全面、运行稳定可靠、控制策略合理，各电网对风电的接纳能力有了明显提高，人工调控明显减少，减轻了调度人员的劳动强度，取得了显著的社会效益和经济效益，初步实现了大规模风电和储能的协调调度计划工作由经验型向分析型、智能型转变。项目成果可推广至全国大规模风电和储能接入的电网，乃至国内外具有大规模风电和储能接入运行特性的电网。

成果完成单位介绍

中国电力科学研究院电力自动化所从上世纪60年代就开始了发电优化调度的研究和开发工作，是我国最早开展经济调度和电力市场研发的单位，在电力系统分析、电力系统经济调度、电力市场及电力系统调度自动化领域具有雄厚的技术开发实力，丰富的开发、管理和实施大型软件的成功经验和工程化经验，研究和开发水平处于国内领先地位。本项目研发团队主体是国家电网公司“电网节能经济调度技术”科技攻关团队，该团队承担了《风光储输示范工程关键技术研究》等国家973项目、《大电网运行状态感知、风险评估、故障诊断与调度技术》等863项目和多项国家电网公司重大科技项目，并取得了丰硕的科技成果，曾获国家科技进步二等奖2项，以及多项省部级科技进步奖。著有《能量管理系统（EMS）》、《电力系统状态估计》、《现代电力系统经济调度》、《发电厂及电力系统经济运行》、《电力市场》等多本专著。

原标题：考虑大规模风电和储能的有功无功协调控制系统研究与应用获突破

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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