高比例新能源多級協調控制與運行消納技術研究技術應用案例

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高比例新能源多級協調控制與運行消納技術研究技術應用案例我國是世界上風電和光伏發電併網容量最大的國家，自2011年開始全國棄風、棄光現象愈演愈烈，2016年棄電量逾500億千瓦時，超過三峽全年發電量的一半，消納問題已成為制約新能源發展的主要瓶頸。新能源調度運行是在給定電網、電源和負荷條件下，保障電網安全運行和新能源高效消納的重要環節。但是常規調控技術在支撐新能源消納上面臨2方面難題。

1）新能源消納需求具有時變特性，常規備用留取和發電計劃制定以確定點值形式將其納入電力平衡，難以充分挖掘消納空間。

2）新能源發電能力具有不確定性，常規面向確定性電源的調控技術以獨立變量形式對電源進行集中控制，難以充分利用消納空間。

目錄

二、應用案例

1.項目概述

項目依託國家863計劃、國網公司重大科技項目，團隊歷時8年產學研聯合攻關，針對高比例新能源調度運行面臨的技術挑戰，創新構建了適應高比例新能源接入的多級協調控制技術體系，以消納瓶頸精準定位為基礎，針對調控需求定製化功率預測，實現「省-地-場」三級協同調控，有效提升新能源消納水平。

2.主要效益

在冀北電力調控中心建成了高比例新能源多級協調控制平台，投運後累計減少冀北地區新能源棄電量71.31億千瓦時（間接經濟效益36.5億元），折合節約標煤285萬噸，減排二氧化碳711萬噸，助力冀北新能源棄電率逐年下降至4.7%。項目成果已推廣到陝西、雲南省調和全國範圍內1774座新能源場站（占全國新能源場站36%），累計完成合同額2.75億元，新增稅收0.34億元，累計利潤1.63億元。

三、技術要點

1、提出了新能源消納影響要素的全圖譜量化解析技術，基於新能源海量運行及氣象數據，構建了「省-地-場」3大類9小類新能源消納影響要素完整圖譜，逐環節定量評估各要素導致的棄電量，實現消納瓶頸精準定位。

2、提出了面向調度需求的新能源定製化功率預測方法，針對省調備用優化需求提出了基於預測誤差概率分布的短期風電功率區間預測技術，針對地調有功優化控制需求提出了計及空間相關性的風電超短期功率預測技術，功率預測平均絕對誤差減小4%，提升了功率預測結果的調度適用性。

3、提出了擴展新能源消納空間的省級電網多時間尺度調度技術，基於聯合概率分布優化中短期旋轉備用，基於初始場和模式訂正滾動修正日前發電計劃，考慮調峰調頻需求優化分鐘級控制指令，深度挖掘消納空間。

4、提出了地區電網多層級協同的消納空間優化分配與控制技術，基於累計均衡指標動態分配和兩階段滾動優化策略，在最大化新能源消納前提下兼顧發電均衡性，通道利用率超過98%，區域限電率偏差降低至1.9%。

5、提出了新能源場站發電設備動態分群的有功功率多模式精確控制方法，新能源場站控制相應時間縮短至1~3s，功率控制誤差小於1%，實現了電站計劃曲線的快速精準跟蹤和新能源消納空間的盡限利用。

四、應用前景

項目成果已在冀北電網實際應用，並廣泛應用於國家電網、南方電網相關省調和全國1774座新能源場站，大幅提升了高比例新能源調控能力和消納水平。