大量新能源接入下的電力系統柔性及靈活性資源優化規劃關鍵技術與工程應用

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大量新能源接入下的電力系統柔性及靈活性資源優化規劃關鍵技術與工程應用當前，科技革命和產業變革日新月異，能源互聯網、數字能源、電力物聯網等領域向縱深發展。

目錄

項目背景

當前，科技革命和產業變革日新月異，能源互聯網、數字能源、電力物聯網等領域向縱深發展。以可再生能源發電、分布式電源、微電網、儲能、電動汽車為代表的能源生產消費技術正在加速傳統電力行業向新能源電力系統演變；以大數據、雲平台、物聯網、移動通訊、人工智能、區塊鏈等為代表的數字互聯網技術正在推動全球工業經濟向數字經濟演變；以電力電子、智能傳感、超導及石墨烯材料為代表的裝備製造技術層出不窮。因此，隨着各種新型技術和開發利用方式的不斷湧現，新能源電力系統裝備技術面臨着不斷創新突破的可能和重大需求。為構建具備 「高度電氣化的負荷多元互動、基礎設施多網融合數字賦能 」特徵的新型電 力系統，應建立多學科融合下的多維立體化的科學技術體系。

新型電力系統核心特徵在於新能源占據主導地位，成為主要能源形式。隨着我國碳達峰與碳中和目標的提出，新能源在一次能源消費中的比重不斷增加，加速替代化石能源。未來我國電源裝機規模將保持平穩較快增長，呈現出「風光領跑、多源協調 」 發電將是我國發展最快的電源類型，到 2060 約60%，發電量占比之和達到約 35%。態勢。在電源總裝機容量中，陸上風電、光伏未來新能源的廣泛接入也將呈現集中式與分布式並舉的態勢。西北、華北、東北地區大規模風光基地、西南地區水電基地、東部沿海地區海上風電基地，以及因地制宜、數量可觀、就近消納的分布式電源，共同緩解我國資源逆向分布問題。

未來新能源的廣泛接入還將呈現智能靈活、友好併網、高效環保的特徵。通過儲能、交直流組網與多場景融合應用提升智能靈活；通過 「風光水火儲 」多能互補、集群調度、氣象大數據發電預測、廣義虛擬同步技術，提升友好併網與主動支撐性能；通過新型風能捕捉與大葉輪、新型光伏電池、數字智能運維、環保材料提升效率與可靠性;並且構建靈活性火電機組、天然氣與儲氫調峰電站、儲熱與儲能電站的調峰電源體系。

成果簡介

在大量新能源接入的情況下，需要電力系統具有較強的柔性及靈活性，在保障安全穩定、可靠和經濟運行的前提下，儘可能地提高新能源的接納能力。由於在傳統的電力系統優化規划過程中只是考慮剛性問題，使得本技術領域的研究基礎相對薄弱，更少應用。本項目在國家863計劃、國家自然科學基金、以及國家電網公司科技計劃等十多個項目的支持下，攻克了大量新能源接入下的電力系統柔性及靈活性資源評價、優化規劃等方面的一系列技術難題，開發了電力系統柔性及靈活性優化規劃、可靠性評估的軟件和系統，以及實現柔性優化控制的裝置，並進行了工程應用。

本成果的創新之處體現在

1) 大量新能源接入下的電力系統柔性及靈活性資源評價技術在對電力系統中的柔性化技術進行了統一的基礎上，提出電力系統中的固定柔性評價方法、以及基於柔性指數的可變柔性評價方法，分別對電力系統的新能源接納能力、輸電能力等進行柔性評價和柔性綜合評價，其中柔性綜合評價是集安全性、可靠性和經濟性於一體的綜合評價技術;

2) 大量新能源集中接入下的電力系統柔性及靈活性資源優化規劃技術針對大量新能源集中接入下的電力系統優化規劃問題，提出了柔性優化和優化柔性的方法和技術，說明電力系統的柔性優化和優化柔性是兼顧安全性、可靠性和經濟性的優化和綜合優化技術，以及柔性及靈活性資源規劃是源—網—荷—儲、一次和二次、規劃和運行相結合的綜合規劃技術，並開發了電力系統柔性及靈活性優化規劃的軟件系統; 3)大量新能源分布接入下的電力系統柔性及靈活性資源優化控制技術針對大量新能源分布接入下的配電系統無功/電壓調節和控制問題，提出了配電系統的柔性及靈活性資源集中—分布控制模式和方法，其中無功功率集中優化採取基於柔性參數的柔性優化技術，而電壓分布控制是針對各種電壓控制設備以及變流器進行的，並開發了智能化的無功電壓控制器。

3) 大量新能源接入下的電力系統柔性及靈活性資源優化規劃技術工程應用本項目培養博士研究生2名，碩士研究生5名。本項目共申請發明專利51項，獲得授權發明專利20項（其中美國授權發明專利1項，中國授權發明專利19項），軟件著作權8項;發表論文116篇（其中SCI檢索15篇、EI檢索27篇）;完成著作6部（其中專著1部：《電力系統中的柔性評價與分析》，中國科學出版社，2018年）。

本成果的查新結論是，在電力系統的靈活性評估與分析技術方面，除了本單位的研究成果之外，在國內外相關文獻中未見報道。本項目作為國家863計劃項目以及國家電網公司科技項目「考慮不確定性因素的電力系統靈活性及規劃方法研究」的重要組成部分，研究成果實現了對「十三五」規劃中甘肅、青海電網規劃方案的靈活性評估。此外，柔性及靈活性評價、優化規劃技術已經推廣至河北、陝西、山東、遼寧、深圳、廣東、廣西、雲南、黑龍江、江蘇、上海、安徽、貴州、浙江、北京等地的電網中，得到了較好的應用效果。

團隊介紹

上海交通大學是教育部直屬,由教育部和上海市共建的全國重點大學,其前身為創辦於1896年的南洋公學，是中國歷史最悠久的高校之一。2005年7月18日,上海交通大學與上海第二醫科大學合併,組建了新的上海交通大學。學校以「飲水思源、愛國榮校」為校訓，著名校友有江澤民、汪道涵、錢學森、吳文俊、茅以升、張光斗、王安、陳敏章、強伯勤、聞玉梅、謝麗娟等。

目前學校有20個學院、2個直屬系和12個附屬醫院。有一級學科博士學位授權點22個，二級學科博士授權點143個,碩士授權點179個,博士後流動站23個,國家重點學科22個,國家重點實驗室6個,國家工程研究中心4個,國家技術轉移中心1個，世界衛生組織合作中心2個。學校現有專任教師2800餘名,其中中國科學院院士15人、工程院院士20人，「973」首席科學家7人，國家「長江學者獎勵計劃」特聘教授31人、講座教授4人,國家傑出青年科學基金獲得者33人;有博士學位的教師占50%。現有全日制在校學生約38000人，其中本科生18000餘人，研究生18100多人，留學生2000人。學校科研經費連續多年名列國內高校第三,發明專利申請數連續兩年居國內高校第一。學校大力推進國際合作辦學和合作科研，已與世界上150多所著名大學和50多家跨國企業和研究機構建立了合作夥伴關係,並與密西根大學等世界一流大學開展了的實質性合作辦學，在新加坡成立了國內高校在海外的第一個研究生院，每年舉辦數十個國際學術會議。上海交通大學的發展目標是建成一所綜合性、研究型、國際化的世界知名高水平大學，進而建成世界一流大學。