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源网荷多元优化下清洁能源并网运行关键技术研究及应用近年来环保问题日益突出，引起世界各国高度重视。2015年习近平主席在气候变化巴黎大会上发表重要讲话，提出“推动绿色循环低碳发展，构建低碳能源体系”，引领了电力行业源网荷结构的多元化变革，以光伏和风电为代表的清洁能源呈现爆发式增长。截止2018年底，我省新能源装机已达2800万千瓦，占比近30%。随着能源革命的深入推进，清洁能源将继续保持迅猛增长态势。

简介

然而，清洁能源的优化并网及安全稳定运行制约了其快速发展，河北省弃风弃光率已达8%，年弃电量达27亿度，消纳形势日趋严峻，问题原因突出体现在：

①并网方式单一

不同电压等级的清洁能源集中接入和分散接入并存，点多面广，单纯通过交流方式并网，建设成本高，能量分配不合理，并网方式的变革迫在眉睫;

②运行可控性差

清洁能源出力具有随机性、间歇性、波动性，等值转动惯量小，电压和功率控制难度大，抗干扰能力差，极易引发系统失稳;

③运行安全系数低。

清洁能源接入后，电网由单端辐射式供电变为多电源复杂式供电，电力电子化程度高，故障特征发生质变，导致现有保护拒动或误动，严重威胁人身和设备安全;

④故障恢复时间长。

针对外观相似、数目庞大的发电单元构成的清洁能源场站，故障后难以实现快速精准定位，严重影响发电时长，降低能源利用率。 针对以上难题，项目组历时10年，对源网荷多元优化下清洁能源并网方式、控制方法、保护策略及故障定位开展了大量理论研究和实践探索，取得以下突破：

①提出了基于改进GA-FPA算法的清洁能源消纳能力评估方法，建立了基于模块化多电平换流器的可储能柔性并网体系，解决了清洁能源优化并网技术难题;

②构建了含光、储、燃、电动汽车及可控负荷的多元联合仿真模型，提出了基于最小二乘支持向量机和时频表示优化的自抗扰并网控制方法，以及源网荷互动模式下非线性Q-U下垂控制算法，提高了源网荷多元协同运行的抗干扰能力和可控性;

③提出了含外部集中扰动式阻抗测量孤岛保护的清洁能源控制保护协同策略，开发了控保实时硬件仿真平台，研制了防孤岛能力检测装置，解决了保护不适应和多机扰动信号相互影响导致孤岛检测失效的难题，提高了多源互补运行的安全系数;

④提出了利用改进贝叶斯压缩感知重构算法的清洁能源场站故障定位方法，解决了场站汇集系统测点数量少、测量信息不同步下的故障精准定位难题，缩短了场站故障恢复时间。

项目授权发明专利12项，其中美国专利1项;发表论文31篇，其中SCI检索10篇（1区3篇），总影响因子达40，EI检索11篇，获得国网河北省电力有限公司科技成果一等奖两项。 依托项目研究成果，河北电科院成为全国首家获得防孤岛检测CMA资质的省级电科院。项目成果在30余座大型新能源场站得到成功应用，优化了清洁能源并网方式，改进了控保策略，保障了人身设备安全，近三年累计创造经济效益9270万元。项目成果的推广应用，实现了源网荷多元协同下清洁能源的灵活高效并网，解决了清洁能源迫切发展需求与电网安全稳定运行之间的矛盾，对改善大气环境，节能减排，实现环京津冀绿色低碳发展，具有重大的社会效益。