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千万千瓦级风光发电集群控制关键技术应用案例
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{| class="wikitable" align="right" |- |<center><img src=https://p8.itc.cn/images01/20230525/7073140e5dcc48d1bb8b990d1c3b51cb.jpeg width="300"></center> <small>[https://www.sohu.com/a/678691638_121414869 来自 搜狐网 的图片]</small> |} '''千万千瓦级风光发电集群控制关键技术应用案例'''在习总书记提出的能源生产与消费革命国家战略指导下,[[甘肃省]]提出了“中心带动、两翼齐飞、组团发展、整体推进”的区域发展战略,[[新能源]]<ref>[http://news.sohu.com/a/583509306_99901597 新能源是什么?它有哪些分类和特点?],搜狐,2022-09-08</ref>产业是“两翼齐飞”之一。 ==一、背景== 随着风光电渗透率的提高,风光电集群波动性强、可控性弱等特征引发了电网调频调峰困难、[[安全]]稳定运行风险增加、风光电出力受限等问题。尤其是2011年酒泉发生4次大规模风机脱网事故、高弃风弃光率问题,风光电消纳与电网安全运行的矛盾日益凸显,亟需填补千万千瓦级风光发电集群控制技术空白。当前风光电并网控制有如下问题: (1)控制对象特性分析方面,大型风光电基地缺少完善的[[资源]]及运行监测网络,风光电集群广域时空耦合的资源模型和发电特性难于准确刻画,不利于准确辨识风光基地运行特性和出力状态。 (2)控制模型方面,目前风光电单场站并网控制模型不能满足集群不同层级不同目标控制需求,不具备实施风光电精细化控制的条件。 (3)有功控制方面,基于实时出力的控制[[方法]]不能适应风光电短时快速波动特性,控制误差大。 (4)无功电压控制方面,现有分散控制模式不能充分发挥多类型无功电压控制设备能力,风光电场站电压合格率低、脱网风险大。 (5)安全稳定控制方面,千万千瓦级风光集群控制量大、控制站点多、多类型控制设施响应特性差异大,风光集群控制[[系统]]可靠性难以保证。 (6)一体化集成控制方面,现有风光电场站分散控制和有功/无功/安稳控制功能割裂,风光电集群控制难以实现场站间协调和多控制目标优化。 (7)控制系统平台方面,国外集群控制仅停留在概念[[设计]]阶段,国内还没有风光电集群统一协调控制软件平台和控制装置。 ==二、应用案例== ===1.项目概述=== 本项目旨在将地理上毗邻、特性上相关且拥有共同接入点的风电场、光伏电站集群进行一体化整合、集中协调控制,攻克千万千瓦级风光电集群控制对象的特性分析与建模、有功/无功/安稳控制方法和一体化集成技术、核心装备研制等系列难题,建设示范[[工程]],提高风光电并网运行控制技术水平和消纳能力,对我国大规模风光电基地的建设起到示范和推动作用。 ===2.主要效益=== ====直接经济效益==== 国网甘肃省电力公司推广应用千万千瓦级风光发电集群控制系统,直接增加电量销售收入178817.33万元,南京南瑞集团公司销售大规模新能源集群控制系统、风电场控制装置、光伏电站<ref>[https://business.sohu.com/a/701068991_121123904 光伏电站:成本构成详解!(附项目实例、经济指标概算造价工具表)],搜狐,2023-07-17 </ref>控制装置等设备,直接增加产品和装置销售收入25793.16万元,许继集团有限公司应用项目研究成果研制风电机组和风电场智能功率协调控制系统,直接增加[[销售]]收入23987.64万元。 ====社会效益与间接经济效益==== 破解了大规模新能源并网运行的技术瓶颈,提高了电网的新能源利用率,为我国风电、光电的集群建设起到引领示范作用。研究成果有力推动了甘肃新能源产业的[[健康]]可持续发展,形成了甘肃“两翼齐飞”战略的重要支点,有力地促进了甘肃经济社会发展。 ==三、技术要点== (1)提出了基于时序主分量法和动力学特性的风光电源出力动态状态估计方法 针对风光电集群广域时空耦合的资源模型和发电特性难于准确刻画的全新难题,提出了考虑空间相关性与上下游效应的大规模风光电资源网络优化布局方法,河西酒泉风光电资源和集群发电出力特性的动态估计方法。并基于测风测光网络监测[[数据]]在国际上首次实现了千万千瓦级风光电集群发电出力特性的动态评估,精度达到95.36%。 (2)提出了风光电集群“机组-场站-集群子网”多颗粒度建模方法 针对目前风光电单场站并网控制模型不能满足集群不同层级不同目标控制需求的问题,提出了“机组-场站-集群子网”多颗粒度建模方法。提出了基于奇异摄动理论的风电机组、光伏组件层级多时间尺度建模与简化方法,基于[[功率]]逆函数的风电场单机聚合模型和基于逆变器群分类原则的光伏电站聚合建模方法,基于多源数据状态估计的集群子网在线动态等值建模技术。建立了满足在线控制实时性和精度要求的集群有功-无功-安稳一体化控制精细化模型。 (3)提出了基于预测调节性能和安全约束的风光电集群并网功率控制方法 针对基于实时出力的控制方法不能适应风光电短时快速波动特性而导致控制误差大的[[问题]],集群中多个风光电并网通道安全约束变量多且交互影响带来的控制难题,提出了风光电集群多种约束条件的不确定性控制理论与方法,创建了风光电站预测精度和可控性能的量化评估指标,基于多通道综合安全裕度控制性能指标进行风光电场站动态分群,群内场站根据预测调节性能进行精细化功率控制,首次建成了调度中心与风光电站的有功控制互动平台。 (4)提出了基于就地冗余与上级支援两级补救策略的风光集群安全稳定控制高可靠性保障方法 针对千万千瓦级风光集群控制量大、控制站点多、多类型控制设施响应特性差异大导致风光集群控制系统可靠性难以保证的难题,提出了适应风光电集群空间分散性的“多级控制站+执行站”控制系统结构,[[设计]]了表征多类安全稳定问题的综合裕度指标及其控制策略表,实现了“常规控制+补救策略”的两级控制机制。 (5)提出了多时空协调的风光电集群有功-无功-安稳一体化控制方法 针对现有风光电场站分散控制和有功/无功/安稳控制[[功能]]割裂导致风光电集群控制难以实现场站间协调和多控制目标优化的问题,提出了基于四级闭环控制架构的多时空尺度协调风光集群控制体系,提出了就地控制、区域协调控制与全局优化的多层级互补控制方法,研发了调度中心站控制系统平台。 ==四、应用前景== 项目研究成果已推广至青海、江苏、辽宁、河北、[[贵州]]、海南、宁夏、山西、陕西、云南、[[黑龙江]]、蒙东等省区,覆盖了我国60%以上规划建设的大规模集中并网风光电基地。项目成果具有广阔市场竞争力。 ==参考文献== [[Category:500 社會科學類]]
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