大力发展可再生能源是国家重大战略需求，可再生能源并网消纳是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》确定的能源领域优先主题。电源-负荷平衡是电网安全运行的基石，包括长时间电量平衡和实时功率平衡。风、光等可再生能源随机电源出力具有很强的不确定性，大规模并入电网后，电网原有的确定性规划和调度方法使源-荷很难平衡，电网安全面临严重威胁，只能依靠弃风弃光实现源-荷平衡。尽管国家发改委《清洁能源消纳行动计划(2018-2020年)》已将风光消纳的国家目标，从过去的全额消纳降低为2020年弃风光率小于5％，然而，近五年全国每年弃风光率均超过10％，部分省份最高时超过40％，损失巨大，而且引发了多起电网功率失衡的安全事故，国家目标的实现面临严峻挑战。如何在保证源-荷平衡的前提下，尽可能增大电网对随机电源的消纳能力，已成为可再生能源发展迫切需要解决的重大技术难题。

该项目历经十余年，在国基金重点项目、973计划、863计划等支持下，系统地研究了电网主动应对可再生能源不确定性的方法，通过电网精细规划、精准调度和储能跨区利用，有效提升电网的消纳能力，主要突破和创新如下。

1、发明了不确定性电网精细规划方法。揭示了随机电源出力波动的t-location分布规律，建立了年度8760小时源-荷序列连续精细匹配的电网规划模型，保证了源-荷长时间电量平衡，提出了重叠分段-自动回滚求解算法和机组聚合技术，攻克了电网消纳能力定量评估这一世界级难题，误差小于5％，开发了可再生能源电力系统规划软件，优化电网结构和储能布点，精确提升电网消纳能力，解决了大规模可再生能源电网常见的过度建设或“窝电”问题。

2、发明了不确定性电网精准调度快速计算方法。建立了源-荷运行域分钟级持续随动平衡的电网日调度模型，保证了源-荷实时功率平衡，巧妙地构建出能准确表征全部随机电源时空相关性的单一高维菱形凸包，使计算复杂度从2的n次方大幅降低到2n，攻克了模型的维数灾问题，突破了千节点级电网不确定性调度模型无法求解的瓶颈，开发了省级电网可再生能源调度决策支持系统，可在分钟级内精准计算机组最优组合和出力，深度挖掘和利用电网消纳能力。

3、创建了跨区利用储能的源-荷平衡新方法。发明了串联混合型柔性换流器，能将可再生能源直接大规模外送上千公里，并入含有大型抽水储能的电网，构建了新的源-储-荷运行模式，使电网不再需要源-荷直接平衡就能安全运行，彻底解决了不确定性电网的源-荷平衡难题。成功研制出世界首套正负800千伏、5000兆瓦特高压串联混合型柔性换流器，将柔性换流器的电压等级和装置容量的世界最高记录分别提升到原来的2.2倍和5倍；提出了抽水储能尽限利用方法，年均利用小时数提高2.98倍，大幅提升了电网的可再生能源消纳能力。

成果应用于湖北、辽宁、甘肃、山东和华中、西北等省区电网，以及世界首个特高压柔性直流输电工程(昆柳龙工程，线路全长1489千米)，近三年新增直接经济效益16.33亿元。其中，湖北电网在可再生能源随机电源装机高速增长的情况下(2018年底累计超过1400万千瓦，约占全省年度最大用电负荷的37％，高于最小负荷的90％)，近三年实现省内风光可再生能源100％全额安全消纳，共计消纳236.4亿千瓦时，同时还跨区新增消纳西北可再生能源29.1亿千瓦时；华中电网在国内率先实现了储能跨区大规模安全消纳可再生能源，近三年新增消纳西北可再生能源525.8亿千瓦时，相当于节约标煤1682.74万吨，减排二氧化碳4194.34万吨，经济和社会效益显著，跨区消纳技术已在国家电网全系统推广。

授权中国发明专利38项、美国发明专利1项，软件著作权7项，发表SCI/EI论文117篇(其中，SCI 37篇，ESI扩展高被引论文2篇，IEEE国际会议最佳论文2篇，领跑者F5000-中国精品科技期刊顶尖学术论文2篇)，专著2部，受到国内外众多院士专家和ABB、ALSTOM、中国电力科学研究院等多家企业的积极评价和应用，取得了集理论、技术和装备于一体的系列成果和重大创新，实现了大规模可再生能源的电网主动消纳，达到国际领先水平，引领了可再生能源并网消纳技术的进步。

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