電網發展目前正面臨顯著變化: 一是間歇性可再生能源佔比逐年上升, 系統平衡能力不斷削弱, 局部地區由於調節能力不足導致棄風棄光現象嚴重; 二是隨著社會經濟的發展電網峰穀差持續增大; 三是需求響應, 電動汽車, 儲能等柔性負荷比例增大, 可調性增強, 有可能成為提升電網供需平衡能力的新手段. 源荷特性的變化對電網調控技術提出了新的需求, 亟須從傳統 '發電跟蹤負荷' 調度模式發展為 '源—網—荷' 互動調度模式. 然而, 互動環境下負荷數量多, 分布分散, 且源荷雙側不確定性更為增強, 如何在電網調度控制層面把握和控制電源, 電網和負荷三者之間的互動, 使其更有利於電網的安全性和經濟性是亟待解決的問題.
為解決上述問題, 自2011年起中國電力科學研究院確立 ' '源—網—荷' 柔性互動運行調度和控制' 的研究方向, 由楊勝春, 王珂, 李亞平, 馮樹海, 趙亮, 李峰等為主要研究人員的 '源—網—荷' 互動運行優化調度與控制團隊, 通過數年的努力, 逐步攻克了 '源—網—荷' 互動調控關鍵技術, 形成了 '源—網—荷' 互動運行分析和控制的整體解決方案, 研發系列相關軟體並投入實際應用. 近日, '源—網—荷' 互動調控體系, 關鍵技術及應用獲中國電力技術發明獎.
項目以柔性負荷參與調控運行為重點, 從科學和技術兩個層面開展系統化研究, 從互動特性分析, 互動建模, 互動潛力量化評估, 互動安全運行分析, 能量平衡, 協同控制, 性能評估等方面形成了完整的互動調控技術體系, 取得了諸多原創成果, 在業界具有重要影響力. 項目執行期間授權發明專利19項, 發表論文41篇 (SCI論文18篇, EI期刊論文18篇, IFAC論文2篇, PES GM論文3篇) , 申請軟體著作權5項, 出版專著1部. 項目執行期間授權發明專利19項, 發表論文41篇 (SCI論文18篇, EI期刊論文18篇, IFAC論文2篇, PES GM論文3篇) , 申請軟體著作權5項, 出版專著1部.
目前, '源—網—荷' 互動運行控制的概念已納入國家 '十三五' 規劃綱要, 有效推動了能源互聯網的建設. 發明成果在寧夏, 江蘇, 浙江, 南京, 南通等省市得到實際應用. 2017年2月16日, 中國電機工程學會在北京組織召開了本項目科技成果鑒定會, 鑒定委員會一致認為, 項目研究成果, 關鍵技術均為國際首創. 項目在 '源—網—荷' 互動運行分析, 計劃和控制等方面實現了技術突破與創新:
發明柔性負荷參與電網調控運行的方法, 揭示了 '源—網—荷' 互動運行控制的內涵, 提出了支撐 '源—網—荷' 互動的調控體系架構, 為 '源—網—荷' 互動運行分析和控制提供了整體解決方案, 顯著提升了電網靈活調節能力.
發明一種母線柔性負荷聚合響應潛力快速量化評估方法, 將自上而下的母線負荷分離和自下而上的單類負荷響應潛力分析相結合, 為調控運行得到母線層級負荷響應潛力提供了快速預測和量化評估方法.
發明一種計及響應相關性的連續性機率潮流和連續性機率靜態安全分析方法, 可反映源荷雙側不確定性及其相互影響和互動過程的連續性, 解決了互動過程的電網靜態安全問題.
發明了計及電網安全約束的柔性負荷隨機優化調度模型, 決策量能夠覆蓋風電出力隨機性, 負荷響應不確定性的多個場景, 解決了源荷雙側不確定場景下調度計劃的編製難題.
發明了計及柔性負荷響應的5分鐘滾動優化牽引控制策略, 解決了海量柔性負荷參與電網分布即時控制問題.
項目發明成果在寧夏電網得到了整體應用, 利用大工業用戶, 電動汽車充換電站, 居民小區等柔性負荷響應能力可顯著減少寧夏棄風電量, 並可一定程度延緩寧夏電網輸配電設備的擴建和改造. 此外, 研究成果還在江蘇, 浙江, 南京, 南通等電網得到了實際應用, 為系統運行決策提供更為全面豐富的資訊. 項目成果的實際應用提高了電網調度人員應對源荷雙側不確定環境下的調度決策和控制能力, 有利於提升新能源消納能力, 提高火電機組負荷率, 降低峰穀差, 增加參與用戶收益, 電源, 電網, 用戶三方均能受益, 經濟社會效益顯著, 具有廣闊的推廣應用前景. 目前, '源—網—荷' 互動運行控制的概念已納入國家 '十三五' 規劃綱要, 有效推動了能源互聯網的建設. 發明成果在寧夏, 江蘇, 浙江, 南京, 南通等省市得到實際應用. 2017年2月16日, 中國電機工程學會在北京組織召開了本項目科技成果鑒定會, 鑒定委員會一致認為, 項目研究成果, 關鍵技術均為國際首創.
中國電力科學研究院 '源—網—荷' 互動運行優化調度與控制團隊總人數24人, 其中博士學曆4人, 高級職稱14人, 35周歲以下青年人數17人. 團隊自2011年起持續開展 '源—網—荷' 互動運行控制技術專題研究, 建立了 '源—網—荷' 柔性互動運行控制理論和技術的研究體系, 在互動運行控制領域處於國際先進水平. 近三年, 該團隊共承擔國家重點基礎研究發展計劃 (973計劃) 項目1項, 國家高技術研究發展計劃 (863計劃) 項目1項, 國家科技支撐計劃項目1項, 國家重點研發計劃項目2項, 國家自然科學基金面上項目和青年科學基金項目各1項, 北京市自然科學基金面上項目1項, 江蘇省自然科學基金項目1項, 國家電網公司科技項目10餘項. 參編論著3部, 發表學術論文100餘篇, 受理授權發明專利50餘項, 申請軟體著作權5項.
