[00114197]宁夏新能源高效消纳关键技术研究及应用

宁夏是国家首个省级新能源综合示范区,肩负着新能源技术创新和机制创新的使命。随着新能源示范区的发展,大规模、密集接入的高比例新能源电力系统安全运行、高效消纳问题凸显,制约了示范区高质量建设和发展,亟需解决以下关键技术难题：①高比例新能源电力系统呈现复杂多重不确定性,实现新能源安全接入和高效消纳的电网构建难;②宁夏地处复杂气候环境、局地混沌特性强,新能源功率波动大,支撑精益化调度的精准功率预测难;③高比例新能源接入后电网调节资源结构性困境凸显,提升新能源场站频率/电压的主动支撑能力难;④新能源场站运维监测、故障预判技术手段不足,实现精细化智能运维、提升设备可用率难;⑤电力市场环境下,参与交易主体多,约束复杂,实现支撑新能源最大消纳的区内辅助服务和跨区现货交易的技术支持难。 项目团队8年来产学研用联合攻关,依托国家自然科学基金等项目,攻克了上述难题,主要创新如下： 1、揭示了不同天气过程的稳定性波动规律和混沌强度特征,提出了基于稳定性规律校准和实时四维资料同化的资源集合预报方法,构建了基于深度学习理论的资源-电力深层非线性映射模型,将新能源功率预测精度由86%提升至92%。 2、提出了基于场内设备协调联动新能源场站频率/电压主动控制策略与场网信息融合的参数整定方法,构建了场网协同的宁夏电网主动支撑体系,主动响应时间由分钟级降至秒级,提升了宁夏电网安全防控水平。 3、提出了基于数据挖掘和信息关联匹配的新能源场站关键设备状态预测及故障诊断方法,建立了面向新能源场站的设备智能运维专家知识库,通过运维辅助决策使新能源场站发电效率较同地区平均水平提高5%-7%,有效降低了新能源场站内弃风/光量。 4、提出了基于深度学习的多场景新能源消纳能力快速评估方法,精准量化了负荷侧资源参与辅助服务的边界条件,计算时间从30分钟以上降至2分钟以内;构建了电力市场环境下的多直流联络线联合优化模型,研发了跨区直流有功调度技术支持系统,有效支撑了多直流外送作为虚拟大负荷参与跨区交易,以灵活市场机制拓展了新能源消纳空间,8年来跨区外送新能源累计4142千瓦时。 5、提出了基于多目标优化及多属性决策理论的新能源场站优化配置方法和考虑源荷不确定性和网架拓展多选择性的输电网双层规划方法,促进宁夏新能源场站科学汇集,合理接入,网源协调发展,支撑多回外送直流安全运行。 项目获授权发明专利20项,软件著作权8项,发表SCI/EI等论文70篇,出版专著2部,编写国家/行业标准8部,形成新能源发电预测IEC国际报告。依托项目成果,构建了宁夏国家新能源综合示范区的一体化综合技术支持体系,实施了网架优化工程、消纳提升工程、安全防御工程,支撑宁夏新能源装机容量由2012年的317万千瓦增加至2019年的2030万千瓦、装机比例由16%增至42%,同时弃电率由15%降至3%以下,解除了宁夏新能源开发红色预警,推动宁夏新能源产业高质量快速发展,实现了宁夏在新能源消纳技术领域的示范引领。项目部分成果已推广应用到全国和欧美国家,累计新增销售额4.4亿元,累计新增利润1.6亿元;近三年内因弃电率下降累计减少新能源弃电量93.9亿千瓦时,产生的新增销售额64亿元,新增利润7亿元,减排二氧化碳756.5万吨和二氧化硫11.4万吨,推动宁夏新能源产业高质量快速发展,实现了宁夏在新能源消纳技术领域的示范引领,为宁夏回族自治区经济社会发展做出了重大贡献。