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砥礪十年 攀登新能源并網(wǎng)技術高峰

作者:賈鳳安 馬彥宏 周強 來源:國家電網(wǎng)報 發(fā)布時間:2020-01-15 瀏覽:

中國儲能網(wǎng)訊:近年來,國家電網(wǎng)有限公司加快打造能源互聯(lián)網(wǎng)科技創(chuàng)新高地,在特高壓、智能電網(wǎng)、新能源并網(wǎng)、大電網(wǎng)運行控制等領域取得一批擁有自主知識產權、達到世界領先水平的重大創(chuàng)新成果。日前,公司牽頭完成的5個項目獲國家科學技術進步二等獎。從本期起,本報陸續(xù)推出獲獎項目報道。

——記國家科學技術進步獎二等獎項目“千萬千瓦級風光電集群源網(wǎng)協(xié)調控制關鍵技術及應用”

2009年,甘肅酒泉獲批成為世界首個千萬千瓦級風電基地,距負荷中心遠、集中并網(wǎng)規(guī)模大。如何安全、高效地進行大規(guī)模新能源基地的運行控制以及新能源的消納與送出,成為當時的一個難題。

這個難題最終被國網(wǎng)甘肅省電力公司研發(fā)的“千萬千瓦級風光電集群源網(wǎng)協(xié)調控制關鍵技術及應用”項目破解。該項目獲得了2019年度國家科學技術進步二等獎。

勇?lián)姑?,啟動新能源并網(wǎng)技術研究

甘肅風光資源豐富,風電、光伏發(fā)電基地東西跨越800千米,風電和光伏發(fā)電裝機容量均位于全國前列。2009年,甘肅拉開了新能源發(fā)展的大幕,“十二五”期間,甘肅新能源發(fā)電裝機年均增長率達到了62.87%。

在新能源快速發(fā)展的同時,甘肅省用電增速卻放緩,電力供需矛盾突出;區(qū)域大氣候和局部微氣象錯綜復雜,區(qū)域一體化資源監(jiān)測和發(fā)電能力評估技術尚屬空白,風光電集群資源和電源特性難以精準掌握;風光電集群隨機波動性強,配套火電裝機少,靈活調節(jié)資源嚴重不足。這些問題極大制約了新能源電量消納。

數(shù)據(jù)顯示,電網(wǎng)傳統(tǒng)控制方式難以適應新能源快速波動,源網(wǎng)調控矛盾突出,進而導致風電脫網(wǎng)事故頻發(fā),僅2011年就發(fā)生了100多次。

針對新能源基地存在的可控性不足、時空波動性和反調風等一系列難題,2009年,國網(wǎng)甘肅電力作為牽頭單位,依托863計劃、甘肅省及國家電網(wǎng)公司科技項目,聯(lián)合清華大學、南瑞集團(時為國網(wǎng)電力科學研究院)、中國電力科學研究院等單位,組成產學研用相結合的科研團隊,啟動“千萬千瓦級風光電集群源網(wǎng)協(xié)調控制關鍵技術及應用”項目,全力攻克大規(guī)模新能源運行控制與消納等一系列技術難題。

勇于探索,新技術有效破解新能源消納難題

項目第一完成人、甘肅電力科學研究院調研員汪寧渤介紹,項目的突破點在于研發(fā)了千萬千瓦級風光電集群的預測評估、源源控制、網(wǎng)源控制、裝備研制、系統(tǒng)集成等系列關鍵技術并示范應用,取得了4項創(chuàng)新性成果。

“新能源消納的基礎是對風光資源進行監(jiān)測預測及狀態(tài)評估。我們創(chuàng)新提出了考慮上下游效應的大規(guī)模風光資源可發(fā)電能力的‘時間-空間-特性’三維動態(tài)狀態(tài)估計技術?!蓖魧幉痴f。此項技術用最少的監(jiān)測點對全域風光資源進行監(jiān)測,構建了國內首套區(qū)域級風能檢測一體化平臺,首次實現(xiàn)了千萬千瓦級風光電集群資源可發(fā)電量的精準評估。

由于風電和光伏發(fā)電具有波動性,需要和火電匹配才能進行并網(wǎng)。項目科研團隊采用風光電源與常規(guī)電源正常狀態(tài)有功-無功自適應和緊急狀態(tài)相互協(xié)調的全場景源源控制方法,將地理上毗鄰、特性上相關且擁有一個共同接入點的風電場、光伏電站集群進行一體化集中協(xié)調控制。

項目研發(fā)團隊提出了預測型直流附加控制方法和涉網(wǎng)保護定值全局優(yōu)化方法,實現(xiàn)多斷面輸電能力盡限利用,有效抑制了風光電外送通道無功大幅度波動和送端電網(wǎng)頻率波動及弱阻尼振蕩,提升了電網(wǎng)電壓支撐能力。此外,該團隊還研制了安全穩(wěn)定控制一體化智能控制裝置,建成的千萬千瓦級風光電集群源網(wǎng)協(xié)調控制系統(tǒng)在河西走廊千萬千瓦新能源基地成功應用。

2018年,項目研發(fā)團隊積極申報2019年度國家科技進步獎。歷經十年的產學研聯(lián)合攻關終于收獲了成果。

勇于實踐,新能源控制技術從跟跑到領跑

“千萬千瓦級風光電集群源網(wǎng)協(xié)調控制關鍵技術及應用”項目填補了國際千萬千瓦級風光電集群源網(wǎng)協(xié)調控制技術的空白。項目成果入選國家發(fā)展改革委于2015年發(fā)布的《國家重點推廣的低碳技術目錄》,也是唯一入選2015年《國家重點推廣的低碳技術實施指南》和2016年中美氣候變化峰會成果展的新能源項目。

2015年年底,國網(wǎng)甘肅電力建成了世界上規(guī)模最大的風光集群控制系統(tǒng)示范工程,覆蓋85座風電場、176座光伏電站、4座火電廠和1座特高壓直流換流站。工程投運后,甘肅電網(wǎng)未發(fā)生大規(guī)模風光電脫網(wǎng)事故,2015年至2018年,風光電接納能力提升了20%。

該項目也為風電場、光伏電站業(yè)主及各大發(fā)電集團帶來了可觀的經濟效益,帶動了風電機組和光伏組件廠商裝備制造、新能源場站設計建設施工、新能源場站運行維護等上下游產業(yè)發(fā)展。

“該項目的創(chuàng)新性成果破解了大規(guī)模新能源并網(wǎng)運行的技術難題,提高了電網(wǎng)的新能源利用率,為我國風電、光電的集群建設起到引領示范作用。如今,項目成果已在我國31個省份應用,有力推動了我國新能源產業(yè)的健康發(fā)展和技術進步,實現(xiàn)了我國大規(guī)模新能源控制技術從跟跑到領跑的跨越?!蓖魧幉匙院赖卣f。

目前,該項目獲中國發(fā)明專利115項、美國發(fā)明專利6項、計算機軟件著作權51項。項目研發(fā)團隊共發(fā)表論文112篇,其中SCI、EI論文70篇,出版國際專著2部、國內專著2部。

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關鍵字:新能源并網(wǎng) 儲能

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