科创中国

项目重点突破可再生能源利用与微电网中的关键技术问题，构建“应用场景可再现-示范项目可复制-关键技术可移植”的一体化多能源微电网软硬件系统，并在电能质量综合治理、大信号稳定性分析、可靠性规划评估、故障自愈等关键理论与技术上取得创新性成果，为多能源微电网高可靠运行提供解决方案和工程经验。

为了解决多能源微电网系统大扰动条件下的不稳定问题，基于各装置的功率动态性能和拓扑关系，提出了系统全工作域大信号稳定性分析方法，推导得到了大信号稳定性判据，给出了微源、负荷、储能、滤波参数、控制算法之间的定量约束条件，确定了微电网系统的渐进稳定域，提高了稳定裕度，为大信号稳定运行提供了理论支撑。

在“双碳”目标引领下，国家先后出台一系列微电网产业推广政策，对全面贯彻新发展理念、注入绿色新动能意义重大。2021年3月，国家发改委、国家能源局发布《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》，要求推进源网荷储微电网一体化，促进新能源消纳。2022年8月，工业和信息化部等5部委印发《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》，强调要积极发展以消纳新能源为主的智能微电网。中央财经委员会第十一次会议和《北京市“十四五”时期高精尖产业发展规划》等文件，将“绿色能源与节能环保”列为四个特色优势产业之一，通过建设一批新能源微电网示范项目，促进新能源发电与智能微电网的发展，实现全社会节能减排、提质增效。微电网是通过多种能源接入、实现对负荷高可靠供给的配用电系统，是促进新能源有效利用和落实节能环保的重要载体，具有鲜明的技术革命特征。目前，多能源微电网大规模接入分布式可再生能源，呈现全电力电子变换器特征，导致微电网系统架构复杂多变、阻尼小、惯性弱，同时电动汽车等新型负荷不断增加，用电品质要求逐步提升，由此带来了一系列新的技术难题：

①多能源微电网存在大量非线性、单相负荷以及高比例可再生能源的接入，谐波、三相不平衡、电压波动等电能质量问题愈发凸显；

②多能源微电网是一个典型的非线性时变系统，大扰动时，系统极易崩溃，无法正常工作；

③多能源微电网的多态不确定性，使得可靠性评估计算繁复、收敛缓慢、精度不足，传统规划方法难以实现容量优化配置；

④多能源微电网潮流多变、线路弱阻等因素使其故障定位、隔离保护及穿越愈发困难。

北方工业大学联合国网河北省电力有限公司电力科学研究院、北京智源新能电气科技公司、天津瑞能电气有限公司等5家单位，开展产学研用联合攻关，历时10年对项目进行深入系统研究。其中，北方工业大学负责关键技术的理论研究；国网河北省电力有限公司电力科学研究院负责微电网示范工程的实施方案设计与建设工作；北京智源新能电气科技有限公司负责电能质量产品的批量生产及市场化推广；天津瑞能电气有限公司负责微电网分布式逆变器批量生产与工程项目建设；天津瑞源电气有限公司负责产品的工程应用与微电网工程项目建设，验证项目关键技术理论。

项目成果在北京冬奥会、天津西青经济开发区、河北雄安新区、革命圣地西柏坡等重要场景进行了微电网示范建设和应用推广，并在北京、天津、河北等多地乡村振兴、新能源扶贫等50余项微电网工程中推广应用，近三年累计直接经济效益6亿余元。项目成果对京津冀地区、我国乃至国际新能源制造产业升级，推动构建以新能源为主体的新型电力系统具有重要意义。

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