高比例清潔能源微電網協同運行調控技術及工程應用檢視原始碼討論檢視歷史

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高比例清潔能源微電網協同運行調控技術及工程應用雙碳目標下，我國分布式發電將呈現爆發性的增長態勢，新能源微電網可實現風、光、儲等多類型分布式電源之間的有效協同控制，已成為世界各國關注的重點領域和新能源發展的重點方向。目前，對於微電網技術成果多聚焦於微電網系統建設運行全環節中某個獨立領域，缺乏系統性的技術研究成果，尤其是伴隨高比例清潔能源微電網群中多個微電網、多種分布式電源、多元負荷互動，多種控制策略及運行方式加大了微電網穩定控制和優化調度的複雜性，影響新能源微電網的發展和推廣應用。

現有高比例清潔能源微電網相關技術領域成果存在的問題及難點主要如下：

（1）在運行控制方面，交直流分布式電源及交直流負荷之間的涉網特性差異及控制方法的不同，加大了高比例清潔能源微電網穩定控制的困難；

（2）在優化調度方面，高比例清潔能源微電網獨立運行、與配電網互動運行及多微網群協同運行等不同模式增加了微網調度決策的複雜性；

（3）在故障保護方面，高比例清潔能源微電網拓撲結構各異、運行方式多變，原有繼電保護方案不再適用，難以實現故障的準確識別和快速切除；

（4）在分布式電源及負荷功率預測方面，隨着高比例清潔能源微電網中多種分布式電源及多類型負荷比例進一步提高，現有預測技術及系統在預測精度、預測模型適應能力等方面無法滿足高比例清潔能源微電網運行與調度的需求，迫切需要進一步提升。

二、應用案例

1.項目概述

項目成果已在山東長島國家級微電網示範工程示範應用，顯著提升了區域內供電可靠性和供電電能質量，增強了分布式可再生能源消納能力，同時延緩/降低電網設施投資，有力推動區域能源消費結構升級；成果獲批「山東省分布式發電及微電網工程試驗室」，推動相關技術成果在多家企業進行產品轉化，累計新增銷售額 7.56 億元，新增收益 5.64 億元，顯著帶動我國分布式發電及微電網領域相關高新技術產業發展，助推新舊動能轉換。

2.主要效益

通過項目成果的實際應用，全面帶動相關企業的有清潔能源接入的混合微電網功率示範工程建設和風電場功率預測系統的實施推廣，實現了含高比例清潔能源接入的混合微電網高可靠、高質量供電，降低/延緩電網投資，有效提升了分布式電源與電網之間的友好支撐能力，促進了可再生能源的廣泛消納，對於區域能源消費結構升級及新舊動能轉換具有重要意義。

本項目帶動相關企業運行微電網示範工程3項，獲得可再生能源發電收益136萬元，減少停電導致的經濟損失3178萬元，減少棄風棄光導致的經濟損失76萬元，節約電網投資8130萬元，累計新增利潤11520萬元。帶動相關發電企業功率預測系統精度提升，所轄風電場新增上網電量累計12.35億千瓦時，按照風力發電標杆上網電價0.61元/千瓦時計算，累計新增銷售額75335萬元；新增售電利潤37531萬元，減少偏差考核罰款7359萬元，累計新增利潤44890萬元；累計新增稅收15013萬元。綜上，共計新增銷售額75599萬元，新增利潤56410萬元，新增稅收15031.1萬元。

三、技術要點

本成果主要涉及高比例清潔能源多微網系統運行控制、優化調度、保護技術以及源荷功率預測等發電運行全過程技術研發。項目研究了高比例清潔能源微電網在孤網運行、與配電網協同運行及微電網群運行等不同場景下的運行控制技術，對微電網的運行與發展都具有重要的理論意義和現實價值，具體如下：

1）提出了基於多智能體的高比例清潔能源微電網多模態運行控制方法，實現了不同時空尺度下的多智能體平台信息互聯互通及分布式智能控制，保障高比例清潔能源微電網高質量電力供給和穩定運行；

2）提出了基於互動備用博弈矩陣模型的多微網合作關係描述方法，構建了含多個微電網的主動配電系統運行和能量管理優化模型，有效提高了多個高比例清潔能源微電網間的友好互動性，提高了配電系統的接納能力、調峰能力、調壓能力、抗干擾能力、可靠性等各項指標；

3）基於高比例清潔能源微電網中分布式電源故障特徵分析及故障特徵提取方法，提出了一種含微網群的配電網分布式分層保護系統，構建了基於區域縱聯比較原理的微電網保護方案，減小了計算量並加快了保護動作；

4）提出了一種基於經驗模態分解和擴展卡爾曼濾波的分布式電源短期預測模型以及基於數據驅動的分布式電源功率概率預測方法，有效提高了功率預測精度。

四、應用前景

本項目通過深入開展高比例清潔能源微電網系統運行控制、優化調度、保護與控制以及可再生能源及負荷功率預測等發電運行全過程技術成果研發，保障高比例清潔能源微電網經濟高效、安全穩定運行，並推廣應用於山東長島國家電網智能配電網示範工程、山東電力研究院園區微電網示範工程、承德高新區供電中心微電網系統，通過多類型分布式電源和用戶負荷之間的協同優化控制，提升了應用區域內供電可靠性和供電電能質量；同時，項目成果推廣應用於壽光華能風電場、東營河口風電場、日照莒縣風電場、日照五蓮風電場等多個風力發電企業所轄風電場，通過提出分布式電源短期預測模型和基於數據驅動的功率概率預測方法，實現了高精度功率預測，增強了風電、光伏等分布式可再生能源利用率，取得了顯著的經濟效益和社會效益。研究成果充分考慮了標準化和開放性的原則，適用於國內已建成或即將建設的高比例清潔能源微電網，可為微電網協同優化運行控制提供「可複製、可推廣」的技術解決方案和工程示範經驗。