《主动配电网协同控制与优化关键技术及应用》

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该项目属于电气工程领域。弃光与弃风现象是制约可再生能源发电的严重问题,而高渗透率可再生能源接入又给配电网安全运行带来冲击和挑战,如何应对间歇性可再生能源消纳以及配电网多能互补协调优化成为电网运行与控制的一个世界性难题,IEEE、CIGRE和CIRED三大国际电气组织都对此问题持续进行探讨。为破解这一难题,在国家863计划和上海市科委等项目资助下,该项目历经十年攻关取得一系列成果,主要发明点如下:

(1)针对间歇性可再生电源高渗透率接入配电网的运行难题,首创主动配电网区域内自治-区域间交互-全局优化的协同交互控制技术,发明基于动态分区的配电区域联络线交换功率自适应跟踪控制技术,通过源-网-荷协同控制将可再生能源接入电网可靠运行的平均渗透率从30%提高到86.6%。

(2)针对多种类型能源接入配电网带来的多能互补协调运行难题,首创一种适用于主动配电网的余热回收蓄能型冷热电联供装置,突破发电和供热、供冷互相耦合的限制,解决传统热电协同中定比例控制约束问题;提出冷、热、电交互影响的协调优化控制方法,在保证系统平均热电效率高于80%并满足供热供冷负荷需求条件下,实现机组发电出力调节范围从0提升到额定功率50%以上。

(3)针对主动配电网正常工况与孤岛运行优化以及设备和系统性能验证的难题,提出全局能量管理与局部区域自治相结合的优化运行方法;发明孤岛区域自动识别方法,首次实现基于三联供机组的主动配电网孤岛多点并离网无缝切换与区域功率动态跟踪运行;研发多种分布式电源接入的灵活组态实验平台,解决主动配电网设备运行优化在环测试难题。

(4)针对可再生电源发电中的弃风与弃光等消纳难题,提出高渗透率可再生能源在配电网中“点-线-面”分层消纳方法,发明一种基于主动机制的间歇式能源消纳控制系统;提出柔性负荷主动管理策略,用户互动与主动参与时可再生能源消纳率可达100%。

基于以上发明研制出中国首个自主知识产权的主动配电网全局运行决策系统及系列协同控制装置,经周孝信院士为主任的专家委员会鉴定,项目成果整体达到国际领先水平。该成果被国家科技部发布为中国智能电网领域重要技术进展,经国家科技部遴选作为电网运行领域唯一代表参展2017年工博会,发明成果实现技术转让与产业化,近3年实现产值10.15亿,在上海、江苏、广东、贵州等22个省市以及保加利亚、马尔代夫等“一带一路”国家实现应用,有效提升配电网对可再生能源的消纳能力并支撑其经济可靠运行。

项目授权发明专利37项,软件著作权14项,发表SCI/EI论文119篇,其中SCI 47篇,ESI高引论文1篇、F5000中国精品科技期刊顶尖学术论文2篇,在WOS平台中总被引用1083次,发明人作为特约主编完成主动配电网方面1个SCI、2个EI专刊,已颁布中国电工技术学会标准1项,另有1个国标、1个中国电机工程学会标准已立项。

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