《风光储接入配电网的智能控制关键技术及装置》

该项目研究内容属于电气工程学科范畴,涉及智能配电网领域。

为了缓解环境污染与化石能源逐步枯竭的双重压力,中国政府大力倡导对包括风、光、储在内的新能源的研究与利用。由于分布式电源具有间歇性、随机性的特点,其稳定控制难度很大。此外,储能的配置虽然能够有效平抑间歇性新能源的波动,但昂贵的成本成为了大面积推广应用的阻碍。因此,开展分布式电源的可靠控制和含风光储的配电网经济调度及智能运行技术等研究显得至关重要。该项目在国网山东省电力公司科技项目计划的支持下,通过自选课题,经过近6年协同攻关取得了一系列创新成果,主要包括:

1、风光储接入配电网的可靠控制技术。

为了解决并联运行的分布式电源功率均衡问题,提出了基于李雅普诺夫函数的逆变器非线性控制与分层控制技术,实现了分布式电源间的功率合理分配与配电网电压的优化调节。同时,针对配网电压不平衡对MMC换流器的影响,提出了基于多变量的MMC换流器控制保护算法,实现了电流的灵活调节,解决了三相电压不平衡下MMC注入电网电流波形畸变的问题。并提出了一种双向有源直流-直流储能变换器的电流畸变最小控制策略,提升了储能变换器的效率。

2、含风光储的配电网经济调度技术。

由于配电网中多种能源形式同时供电时难以合理配置各发电系统的容量,导致电力供应不足和资源浪费,提出了考虑风电功率真实值与预测值之间的条件相关性和时空相关性,采用简化pair copula构建风电功率真实值和预测值的联合分布,较好地拟合了风电功率统计特性。并提出了含风光储的配电网多时间尺度协同运行及经济调度解决方案,优化了配电网中分布式电源与储能配置容量,进一步提高了配电网的风光储接入容量,降低了运行成本。

3、含风光储的配电网无功补偿技术及装置研制。

针对风光波动对配电网电压的影响,提出了含风光储配电网的并联无功补偿SVG分布式分层控制技术和基于风光互补的前馈型电压跌落动态补偿技术,并研制了相应装置,实现了多台SVG装置之间的协调控制,提高了含风光储的配电网电压调节的稳定控制水平及电能质量。

该成果授权发明专利8项(其中美国专利1项),授权实用新型专利2项,参与起草行业标准1项,发表论文10篇(其中SCI收录4篇、EI收录4篇)。该成果相关技术及装置已在山东、江苏、浙江、山西、河北、云南、甘肃、新疆、泰国等国内外新能源领域重点项目中大量投运,有效解决了新能源并网的电压波动,改进了分布式电源接入电网的电能质量和可靠性。近三年累计新增销售额2.64亿元,实现利税3248.5万元,取得了良好的经济社会效益。

成果说明

现场应用情况表明:本项目成果在山东青岛、淄博、临沂、浙江宁波等地区进行了应用,为各种分布式能源、储能电池和并网变流装置在电力系统中的推广应用提供技术支持和决策支持,显著提高了配电网的新能源消纳能力,有效解决了风电场并网点的电压波动,改进了分布式电源接入配电网的电能质量和可靠性。

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