科创中国

我国是世界上新能源并网容量最大的国家，自2011年开始弃风、弃光现象愈演愈烈，常规调控技术难以支撑高比例新能源消纳。1）新能源消纳需求具有时变特性，常规备用留取和发电计划制定以确定点值形式将其纳入电力平衡，难以充分挖掘消纳空间。2）新能源发电能力具有不确定性，常规面向确定性电源的调控技术以独立变量形式对电源进行集中控制，难以充分利用消纳空间。依托国家863计划等项目，团队历时8年产学研联合攻关，创新构建了适应高比例新能源接入的多级协调控制技术体系：1）提出了新能源消纳影响要素的全图谱量化解析技术，基于新能源海量运行及气象数据，构建了“省-地-场”3大类9小类新能源消纳影响要素完整图谱，逐环节定量评估各要素导致的弃电量，实现消纳瓶颈精准定位。 图1  新能源消纳全图谱量化解析系统2）提出了面向调度需求的新能源定制化功率预测方法。针对省调备用优化需求提出了基于预测误差概率分布的短期风电功率区间预测技术，针对地调有功优化控制需求提出了计及空间相关性的风电超短期功率预测技术。3）提出了扩展新能源消纳空间的省级电网多时间尺度调度技术，基于联合概率分布优化中短期旋转备用，基于初始场和模式订正滚动修正日前发电计划，考虑调峰调频需求优化分钟级控制指令，深度挖掘消纳空间。图2  新能源消纳滚动优化效果4）提出了地区电网多层级协同的消纳空间优化分配与控制技术，基于累计均衡指标动态分配和两阶段滚动优化策略，在最大化新能源消纳前提下兼顾发电均衡性，通道利用率超过98%，区域限电率偏差降低至***%。5）提出了新能源场站发电设备动态分群的有功功率多模式精确控制方法，新能源场站控制相应时间缩短至1~3s，功率控制误差小于1%，实现了电站计划曲线的快速精准跟踪和新能源消纳空间的尽限利用。2014年在冀北电力调控中心建成了高比例新能源多级协调控制平台，累计减少新能源弃电量***亿千瓦时，助力冀北新能源弃电率逐年下降至***%。项目成果已推广到陕西、云南省调和全国范围内1774座新能源场站，累计完成合同额***亿元。 图3  项目成果推广应用情况
基于项目成果研发了“高精度新能源功率预测系统”、“新能源场站有功控制系统”等产品，在陕西、云南省调以及全国1774座新能源场站得到广泛应用，累计完成合同额***亿元。