電網友好型新能源綜合管控系統關鍵技術

來自 新浪網 的圖片

電網友好型新能源綜合管控系統關鍵技術國家能源局就《關於建立健全清潔能源消納長效機制的指導意見》徵求意見。意見提出，持續完善電網主網架，補強電網建設短板，推進柔性直流、智能電網建設，充分發揮電網消納平台作用。

目錄

項目背景

推動大容量、高安全和可靠性儲能發展應用。推動自備電廠、傳統高載能工業負荷、工商業可中斷負荷、電動汽車充電網絡、虛擬電廠等參與系統調節。鼓勵建設新一代電網友好型新能源電站，探索市場化商業模式，開展源、網、荷一體化運營示範，通過合理優化風電、光伏、電儲能配比和系統設計，在保障新能源高效消納利用的同時，為電力系統提供一定的容量支撐和調節能力。

成果簡介

目前我國新能源控制系統大量採用WINDOWS操作系統，硬件關鍵芯片也被國外壟斷，軟硬件無法做到自主可控。當前國際衝突、貿易摩擦加劇，我國工控領域受威脅最大，核心技術受制於人，芯片國產化基礎較低還需要進一步攻關；同時操作系統和關鍵應用軟件也時刻面臨入侵的威脅，因此工控系統的自主可控是我國當前能源安全生產面臨的重要且迫切的需求，研究跨Linux和Windows操作平台運行的新一代監控系統和新能源電站併網控制技術，具有很大的現實意義。

1、基於linux開源技術，開發了工控專用安全操作系統及新能源監控平台，為新能源發電軟件安全奠定基礎。基於Linux系統，自主裁剪，根據工控業務需求，參考Flask安全體系和SELinux LSM框架理論，編制訪問控制策略，採用強制訪問控制 、端口保護技術定製開發工控專用操作系統，同時完成監控平台各子系統研發，實現對發電控制系統從主機內核到應用層的全面防護。

2、國內首次提出並成功開發了雙引擎多模式聯合工作（DCS、PLC）控制器。採用PLC與DCS雙內核並行運算技術，實現了雙引擎內核數據的多模式實時交互、多控制周期並發處理、高速運算，既滿足PLC快速控制要求，又具有DCS複雜運算能力。

3、.研發了新能源場站主動支撐控制分站系統，提出了基於逆變器出力能力評估與非線性PID控制結合的調節算法，通過開發高精度高速度的電量採集模塊和對高效扁平化的網絡技術的研究，實現了可替代SVG/SVC的基於逆變器的無功補償控制技術。

項目申請專利26項，其中授權發明專利5項，授權實用新型專利4項，授權外觀設計專利7項；軟件著作權16項，行業標準3項，論文8篇。 項目成果自金陽光伏電站監控系統成功應用之後、本課題組又在偏關老營風電機組應用上進行了成果推廣。近期又有張北風電監測中心監控系統、赤峰大於營風電場、新疆榮和微網、寧夏銀星能源及魯能格爾木多能互補等電廠的監控系統設計及實施，進一步印證了市場的需求。對提高我國光伏產業核心競爭力，推動我國新能源產業自主可控化發展具有重要意義。

推廣應用前景與措施

項目研發成果自主可控的新能源監控系統，在肥東金陽 100MW 漁光互補光伏電站實現示範應用。監控系統 2017 年 1 月投如商業運行至今已滿 3 年,系統運行穩定，實現了對光伏發電系統各設備的監視與控制，保障了整個光伏發電系統的安全、穩定、高效運行；通過監控平台,及時發現潛在問題,同時結合先進運維技術手段，提高了設備的運行效率,降低故障率。監控系統中主動支撐控制分站系統，通過結合光伏逆變器出力分配與非線性 PID 控制的無功補償和有功調節算法，充分利用了光伏逆變器的無功電壓調節能力,完全取代了傳統的 SVC/SVG 無功補償設備，滿足了光伏電站的無功電壓調節需求。自系統投運後一直保持安全穩定運行，電站併網側功率因數保持 0.99 以上,系統效率得到了業主及行業的廣泛認可。

利用該套監控系統為該電站節約 200 萬元的 SVG 設備初始投資成本和每年數十萬元的電力損耗及運維成本，經濟效益十分顯著。光伏發電無功補償控制技術的應用可達到控制電壓和降低網損的目的，減少其它補償設備購買支出；通過優化控制算法，充分利用光伏逆變器的一次調頻能力,大大降低光伏發電運行對電網的影響，是解決行業發展"棄光限電"問題的重要舉措。其成果將直接滿足光伏產業鏈中光伏場站和逆變器廠商的技術需求,其實施將加強我國光伏設備行業的技術水平和自主創新能力，保障光伏電站的電網友好性能，提高智能化水平，降低光伏電站建設、運行和維護成本,為光伏產業發展提供有力支持。

目前,西北監能市場[2018]41 號《國家能源局西北監管局關於開展西北電網新能源場站快速頻率響應功能推廣應用工作的批覆》指出,原則同意開展西北電網新能源場站快速頻率響應功能推廣應用工作。文件要求新能源(風電場、光伏發電站)場站利用相應的有功控制系統、單機或加裝獨立控制裝置完成有功-頻率下垂特性控制，使其在併網點具備參與電網頻率快速調整能力。隨着新能源場站併網要求及響應速度更高更快，新能源監控系統也將進一步研發、迭代,更好地服務市場需求。

該項目突破國產控制系統國外技術壁壘，開發了自主可控操作系統新能源監控系統,為可再生能源發電軟件全奠定基礎，對國家能源安全具有深遠意義。同時助推光伏逆變器無功補償技術在光伏行業廣泛應用,其實施將有助縮減光伏行業建設成本及無功補償設備運維成本，同時穩定系統電壓，提高功率因數，最終實現降低線損、節能降耗並提高線路輸電穩定性的目的。

項目還研製了國內外首創的雙引擎控制器，基於自主可控嵌入式操作系統，為接下來實現監控系統 100%國產化奠定了良好基礎。