电网发展目前正面临显著变化: 一是间歇性可再生能源占比逐年上升, 系统平衡能力不断削弱, 局部地区由于调节能力不足导致弃风弃光现象严重; 二是随着社会经济的发展电网峰谷差持续增大; 三是需求响应, 电动汽车, 储能等柔性负荷比例增大, 可调性增强, 有可能成为提升电网供需平衡能力的新手段. 源荷特性的变化对电网调控技术提出了新的需求, 亟须从传统 '发电跟踪负荷' 调度模式发展为 '源—网—荷' 互动调度模式. 然而, 互动环境下负荷数量多, 分布分散, 且源荷双侧不确定性更为增强, 如何在电网调度控制层面把握和控制电源, 电网和负荷三者之间的互动, 使其更有利于电网的安全性和经济性是亟待解决的问题.
为解决上述问题, 自2011年起中国电力科学研究院确立 ' '源—网—荷' 柔性互动运行调度和控制' 的研究方向, 由杨胜春, 王珂, 李亚平, 冯树海, 赵亮, 李峰等为主要研究人员的 '源—网—荷' 互动运行优化调度与控制团队, 通过数年的努力, 逐步攻克了 '源—网—荷' 互动调控关键技术, 形成了 '源—网—荷' 互动运行分析和控制的整体解决方案, 研发系列相关软件并投入实际应用. 近日, '源—网—荷' 互动调控体系, 关键技术及应用获中国电力技术发明奖.
项目以柔性负荷参与调控运行为重点, 从科学和技术两个层面开展系统化研究, 从互动特性分析, 互动建模, 互动潜力量化评估, 互动安全运行分析, 能量平衡, 协同控制, 性能评估等方面形成了完整的互动调控技术体系, 取得了诸多原创成果, 在业界具有重要影响力. 项目执行期间授权发明专利19项, 发表论文41篇 (SCI论文18篇, EI期刊论文18篇, IFAC论文2篇, PES GM论文3篇) , 申请软件著作权5项, 出版专著1部. 项目执行期间授权发明专利19项, 发表论文41篇 (SCI论文18篇, EI期刊论文18篇, IFAC论文2篇, PES GM论文3篇) , 申请软件著作权5项, 出版专著1部.
目前, '源—网—荷' 互动运行控制的概念已纳入国家 '十三五' 规划纲要, 有效推动了能源互联网的建设. 发明成果在宁夏, 江苏, 浙江, 南京, 南通等省市得到实际应用. 2017年2月16日, 中国电机工程学会在北京组织召开了本项目科技成果鉴定会, 鉴定委员会一致认为, 项目研究成果, 关键技术均为国际首创. 项目在 '源—网—荷' 互动运行分析, 计划和控制等方面实现了技术突破与创新:
发明柔性负荷参与电网调控运行的方法, 揭示了 '源—网—荷' 互动运行控制的内涵, 提出了支撑 '源—网—荷' 互动的调控体系架构, 为 '源—网—荷' 互动运行分析和控制提供了整体解决方案, 显著提升了电网灵活调节能力.
发明一种母线柔性负荷聚合响应潜力快速量化评估方法, 将自上而下的母线负荷分离和自下而上的单类负荷响应潜力分析相结合, 为调控运行得到母线层级负荷响应潜力提供了快速预测和量化评估方法.
发明一种计及响应相关性的连续性概率潮流和连续性概率静态安全分析方法, 可反映源荷双侧不确定性及其相互影响和互动过程的连续性, 解决了互动过程的电网静态安全问题.
发明了计及电网安全约束的柔性负荷随机优化调度模型, 决策量能够覆盖风电出力随机性, 负荷响应不确定性的多个场景, 解决了源荷双侧不确定场景下调度计划的编制难题.
发明了计及柔性负荷响应的5分钟滚动优化牵引控制策略, 解决了海量柔性负荷参与电网分布实时控制问题.
项目发明成果在宁夏电网得到了整体应用, 利用大工业用户, 电动汽车充换电站, 居民小区等柔性负荷响应能力可显著减少宁夏弃风电量, 并可一定程度延缓宁夏电网输配电设备的扩建和改造. 此外, 研究成果还在江苏, 浙江, 南京, 南通等电网得到了实际应用, 为系统运行决策提供更为全面丰富的信息. 项目成果的实际应用提高了电网调度人员应对源荷双侧不确定环境下的调度决策和控制能力, 有利于提升新能源消纳能力, 提高火电机组负荷率, 降低峰谷差, 增加参与用户收益, 电源, 电网, 用户三方均能受益, 经济社会效益显著, 具有广阔的推广应用前景. 目前, '源—网—荷' 互动运行控制的概念已纳入国家 '十三五' 规划纲要, 有效推动了能源互联网的建设. 发明成果在宁夏, 江苏, 浙江, 南京, 南通等省市得到实际应用. 2017年2月16日, 中国电机工程学会在北京组织召开了本项目科技成果鉴定会, 鉴定委员会一致认为, 项目研究成果, 关键技术均为国际首创.
中国电力科学研究院 '源—网—荷' 互动运行优化调度与控制团队总人数24人, 其中博士学历4人, 高级职称14人, 35周岁以下青年人数17人. 团队自2011年起持续开展 '源—网—荷' 互动运行控制技术专题研究, 建立了 '源—网—荷' 柔性互动运行控制理论和技术的研究体系, 在互动运行控制领域处于国际先进水平. 近三年, 该团队共承担国家重点基础研究发展计划 (973计划) 项目1项, 国家高技术研究发展计划 (863计划) 项目1项, 国家科技支撑计划项目1项, 国家重点研发计划项目2项, 国家自然科学基金面上项目和青年科学基金项目各1项, 北京市自然科学基金面上项目1项, 江苏省自然科学基金项目1项, 国家电网公司科技项目10余项. 参编论著3部, 发表学术论文100余篇, 受理授权发明专利50余项, 申请软件著作权5项.
