高比例清洁能源微电网协同运行调控技术及工程应用查看源代码讨论查看历史

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高比例清洁能源微电网协同运行调控技术及工程应用双碳目标下，我国分布式发电将呈现爆发性的增长态势，新能源微电网可实现风、光、储等多类型分布式电源之间的有效协同控制，已成为世界各国关注的重点领域和新能源发展的重点方向。目前，对于微电网技术成果多聚焦于微电网系统建设运行全环节中某个独立领域，缺乏系统性的技术研究成果，尤其是伴随高比例清洁能源微电网群中多个微电网、多种分布式电源、多元负荷互动，多种控制策略及运行方式加大了微电网稳定控制和优化调度的复杂性，影响新能源微电网的发展和推广应用。

现有高比例清洁能源微电网相关技术领域成果存在的问题及难点主要如下：

（1）在运行控制方面，交直流分布式电源及交直流负荷之间的涉网特性差异及控制方法的不同，加大了高比例清洁能源微电网稳定控制的困难；

（2）在优化调度方面，高比例清洁能源微电网独立运行、与配电网互动运行及多微网群协同运行等不同模式增加了微网调度决策的复杂性；

（3）在故障保护方面，高比例清洁能源微电网拓扑结构各异、运行方式多变，原有继电保护方案不再适用，难以实现故障的准确识别和快速切除；

（4）在分布式电源及负荷功率预测方面，随着高比例清洁能源微电网中多种分布式电源及多类型负荷比例进一步提高，现有预测技术及系统在预测精度、预测模型适应能力等方面无法满足高比例清洁能源微电网运行与调度的需求，迫切需要进一步提升。

二、应用案例

1.项目概述

项目成果已在山东长岛国家级微电网示范工程示范应用，显著提升了区域内供电可靠性和供电电能质量，增强了分布式可再生能源消纳能力，同时延缓/降低电网设施投资，有力推动区域能源消费结构升级；成果获批“山东省分布式发电及微电网工程试验室”，推动相关技术成果在多家企业进行产品转化，累计新增销售额 7.56 亿元，新增收益 5.64 亿元，显著带动我国分布式发电及微电网领域相关高新技术产业发展，助推新旧动能转换。

2.主要效益

通过项目成果的实际应用，全面带动相关企业的有清洁能源接入的混合微电网功率示范工程建设和风电场功率预测系统的实施推广，实现了含高比例清洁能源接入的混合微电网高可靠、高质量供电，降低/延缓电网投资，有效提升了分布式电源与电网之间的友好支撑能力，促进了可再生能源的广泛消纳，对于区域能源消费结构升级及新旧动能转换具有重要意义。

本项目带动相关企业运行微电网示范工程3项，获得可再生能源发电收益136万元，减少停电导致的经济损失3178万元，减少弃风弃光导致的经济损失76万元，节约电网投资8130万元，累计新增利润11520万元。带动相关发电企业功率预测系统精度提升，所辖风电场新增上网电量累计12.35亿千瓦时，按照风力发电标杆上网电价0.61元/千瓦时计算，累计新增销售额75335万元；新增售电利润37531万元，减少偏差考核罚款7359万元，累计新增利润44890万元；累计新增税收15013万元。综上，共计新增销售额75599万元，新增利润56410万元，新增税收15031.1万元。

三、技术要点

本成果主要涉及高比例清洁能源多微网系统运行控制、优化调度、保护技术以及源荷功率预测等发电运行全过程技术研发。项目研究了高比例清洁能源微电网在孤网运行、与配电网协同运行及微电网群运行等不同场景下的运行控制技术，对微电网的运行与发展都具有重要的理论意义和现实价值，具体如下：

1）提出了基于多智能体的高比例清洁能源微电网多模态运行控制方法，实现了不同时空尺度下的多智能体平台信息互联互通及分布式智能控制，保障高比例清洁能源微电网高质量电力供给和稳定运行；

2）提出了基于互动备用博弈矩阵模型的多微网合作关系描述方法，构建了含多个微电网的主动配电系统运行和能量管理优化模型，有效提高了多个高比例清洁能源微电网间的友好互动性，提高了配电系统的接纳能力、调峰能力、调压能力、抗干扰能力、可靠性等各项指标；

3）基于高比例清洁能源微电网中分布式电源故障特征分析及故障特征提取方法，提出了一种含微网群的配电网分布式分层保护系统，构建了基于区域纵联比较原理的微电网保护方案，减小了计算量并加快了保护动作；

4）提出了一种基于经验模态分解和扩展卡尔曼滤波的分布式电源短期预测模型以及基于数据驱动的分布式电源功率概率预测方法，有效提高了功率预测精度。

四、应用前景

本项目通过深入开展高比例清洁能源微电网系统运行控制、优化调度、保护与控制以及可再生能源及负荷功率预测等发电运行全过程技术成果研发，保障高比例清洁能源微电网经济高效、安全稳定运行，并推广应用于山东长岛国家电网智能配电网示范工程、山东电力研究院园区微电网示范工程、承德高新区供电中心微电网系统，通过多类型分布式电源和用户负荷之间的协同优化控制，提升了应用区域内供电可靠性和供电电能质量；同时，项目成果推广应用于寿光华能风电场、东营河口风电场、日照莒县风电场、日照五莲风电场等多个风力发电企业所辖风电场，通过提出分布式电源短期预测模型和基于数据驱动的功率概率预测方法，实现了高精度功率预测，增强了风电、光伏等分布式可再生能源利用率，取得了显著的经济效益和社会效益。研究成果充分考虑了标准化和开放性的原则，适用于国内已建成或即将建设的高比例清洁能源微电网，可为微电网协同优化运行控制提供“可复制、可推广”的技术解决方案和工程示范经验。