【科技】“适应大规模风电并网的无功电压协调控制系统研发项目”获电力建设

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第一个完成单位:中国电力科学研究院电力自动化研究所

第一个完成者:蒲天骄是汀王伟毕天姝董雷韩威杨占勇王衡李时光王子安

成果概要

风力发电是当今世界上规模最大、高速发展的非水力发电可再生能源，是以清洁能源为中心的新能源变革的重要推动力。 我国规划了八个数千万千瓦级风力发电基地，各基地已经超过6500万千瓦，形成了中国独特的规模化开发、集中访问的风力发电和网模式。 风力发电电力具有较强的波动性和不明确性，因此大规模风力发电集中接入给电网的运行和控制带来了严峻的挑战，风力发电集约区域的无功电压问题日益突出，成为制约风力发电可靠消化的重要瓶颈。

大规模风力发电和适应网的无功电压协调控制系统的研究开发和工程应用项目属于电力系统自动化行业，得到国家电网企业系列项目的支持，历时4年，投资超过2000万元，大规模风力发电和网的无功功率 并取得了一系列科技成果:提出了基于风功率和负荷变化趋势的认识和多无功源协调的无功电压主动控制策略，适合在线准确判断电压稳定脆弱区域的电压稳定指标，基于非线性互补松弛原对偶点法，进行无功优化和电

运用上述研究成果，开发了支持大规模风力发电和网运行的计划和电压稳定约束的无功电压协调控制系统，比较有效地处理风力发电集中访问的无功电压控制问题，支持大规模风力发电电力的可靠送出，电网的电压

这个项目通过了电力工业电力系统自动化设备质量检测测试中心，进行了第三方权威测试，这个项目通过了中国电力建设公司协会组织的成果审查，认为整体成果处于国际先进水平，基于风电变化趋势的在线

关键技术和创新点

创新点1 :首次提出了基于风功率和负载变化趋势识别的无功电压主动控制策略，提高了电网电压的质量和稳定裕度。

创新点2 :首次提出基于分支电压相量的电压稳定在线判定指标，根据状态估计结果和pmu测量数据，在线准确识别风力发电集约区域和负载中心区域的电压稳定弱的环节。

创新点3 :首次提出了基于非线性互补的弛豫原对偶点算法，适用于快速求解连续变量和离散变量共存的大规模非线性无功电压控制模型，比较有效地保证了在线优化计算的收敛性和求解的全局最优。

创新点4 :根据风电预测结果和负荷预测结果，首次建立了电压稳定和无功优化的联合优化模型，结合风电集约站输电电力和电网负荷的一些变化趋势，包括大规模风电在内的网络整体无功电压的实时协调最

创新点5 :根据电压和无效灵敏度关系，首次建立了电压稳定裕度和电压电平的协调校正模型，当电网状态估计失效，不能进行网络整体的联合优化控制时，以最小的无效调整量建立电压稳定裕度弱的环节或超过限度的诺

应用前景

根据该项目的成果开发的无功电压控制系统已经在很多调度控制中心得到了实际应用，减轻了人员的从业强度，保证了风电基地电力的可靠送出，提高了大规模风电并网的消纳水平，减少了电网的损失 项目成果的实际应用还在推动电网无功电压控制技术的迅速发展，降低风扇大规模脱网风险等方面发挥积极作用，为减少煤炭消耗起到一定的辅助作用，电网安全、稳定、高质量和途径

项目应用于黑龙江、辽宁、新疆、甘肃、青海、福建、福州、包头等多个网络省和地区电网调度控制中心，实现新合同额712万元，项目应用后，各地电网网损利润约922万元

这个项目的成果可以宣传给全国其他几千千瓦级风力发电基地接入的电网，甚至国际上都有大规模风力发电接入运行特点的电网，应用前景非常广阔。

项目制定发明专利9项(授权1项)、发表论文17篇、申请软件著作权3项、出版专业书1份、国家电网企业标准1项。 (飞)

相关链接

蒲天骄，教授级高级工程师，中国电力科学研究院电力自动化研究所副所长。 负责国网企业科技项目大规模风力发电和网运行管理的关键技术研究和大规模风力发电/光伏发电接入网无功电压的优化控制和综合评价技术研究，国家863科技项目有源配电网运行的关键技术研究与示范，交流高 多次获得省部级、国网企业科技进步奖。 发表ei、sci论文20馀篇，共同出版专集1份。