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(lǐng)域取得一批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、達到世界領(lǐng)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(xué)技術(shù)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(xué)技術(shù)進步獎二等獎項目“千萬千瓦級風光電集群源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)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(diào)控制關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項目破解。該項目獲得了2019年度國家科學(xué)技術(shù)進步二等獎。
勇?lián)姑?，啟動新能源并網(wǎng)技術(shù)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(fù)雜，區(qū)域一體化資源監(jiān)測和發(fā)電能力評估技術(shù)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(diào)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(yīng)新能源快速波動，源網(wǎng)調(diào)控矛盾突出，進而導(dǎo)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(diào)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(xué)、南瑞集團（時為國網(wǎng)電力科學(xué)研究院）、中國電力科學(xué)研究院等單位，組成產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的科研團隊，啟動“千萬千瓦級風光電集群源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)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(shù)難題。
勇于探索，新技術(shù)有效破解新能源消納難題
項目第一完成人、甘肅電力科學(xué)研究院調(diào)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(yù)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(guān)鍵技術(shù)并示范應(yīng)用，取得了4項創(chuàng)新性成果。
“新能源消納的基礎(chǔ)是對風光資源進行監(jiān)測預(yù)測及狀態(tài)評估。我們創(chuàng)新提出了考慮上下游效應(yīng)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(shù)。”汪寧渤說。此項技術(shù)用最少的監(jiān)測點對全域風光資源進行監(jiān)測，構(gòu)建了國內(nèi)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(yīng)和緊急狀態(tài)相互協(xié)調(diào)的全場景源源控制方法，將地理上毗鄰、特性上相關(guān)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(diào)控制。
項目研發(fā)團隊提出了預(yù)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(diào)控制系統(tǒng)在河西走廊千萬千瓦新能源基地成功應(yīng)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(jīng)十年的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)終于收獲了成果。
勇于實踐，新能源控制技術(shù)從跟跑到領(lǐng)跑
“千萬千瓦級風光電集群源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項目填補了國際千萬千瓦級風光電集群源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)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(shù)目錄》，也是唯一入選2015年《國家重點推廣的低碳技術(shù)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(jīng)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(shè)計建設(shè)施工、新能源場站運行維護等上下游產(chǎn)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(shù)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(shè)起到引領(lǐng)示范作用。如今，項目成果已在我國31個省份應(yīng)用，有力推動了我國新能源產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展和技術(shù)進步，實現(xiàn)了我國大規(guī)模新能源控制技術(shù)從跟跑到領(lǐng)跑的跨越。”汪寧渤自豪地說。
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(quán)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(nèi)專著2部。
