[00121481]含高比例可再生能源电网多维协调规划技术及应用

大力发展风、光等清洁能源,是促进能源转型,构建清洁低碳、安全高效现代能源体系的重要途径。截至2018年底,全国并网风电和光伏装机规模已达3.6亿千瓦,近五年年均增长率131%。目前,清洁能源主要以大型风电、分布式光伏等多种形态,分层接入电网。随着源、荷、气候及故障等多重不确定性影响的逐步加剧,电网的随机性状态,以及层内、层间的相关性愈发显著。沿用传统确定性基于最大负荷的规划方法,势必导致设备配置过度,输配电资产利用率低下,电网经济性将面临严峻挑战。项目基于资产密集型企业特点,按照“配电网分布式资源规划、输配协调变电容量规划、网源协调输电网网架规划以及规划方案综合评价与决策”主线,开展高效规划理论方法研究、应用系统研发和实际工程应用。1. 构建了配电网侧网、源、荷协同增效的分布式资源优化配置方法体系,考虑差异化需求、运行策略和市场机制,分别提出了分布式电源、集中型储能、光储与计划孤岛协同优化配置方法,设计研发了分布式资源并网规划辅助分析系统,有效提高了配电网电压质量和分布式电源接纳能力,显著降低了电网投资和用户风险;2. 提出了清洁能源分层接入下输、配电网协调的高压变电容量规划方法,考虑分布式资源配置、运行策略、高压侧接线以及高中压协调故障处理模式,基于蒙特卡洛和弦切法,率先提出配电网侧分布式资源变电替代容量的评估方法,为输电网变电容量精准规划提供了有效支撑;3. 提出了输电网侧网源协调优化规划方法,建立了低碳经济下基于合作博弈的清洁能源接入容量优化模型,提出了风电并网点与网架协同的输电网扩展规划方法,实现了多主体间经济收益以及电网经济与可靠性的协调,有效降低了消纳成本。4. 提出了表征风电并网后电压波动的概率性评价指标、计及场内线路故障的风电场可靠性建模方法、基于交叉熵的复杂电力系统可靠性快速评估方法,与传统蒙特卡洛方法相比,计算效率提高87.29%,首创研发了含大规模风电的输电网规划方案综合评价与决策系统,填补了该技术领域国内空白。计及联接电缆故障的风电场可靠性模型更加贴近实际运行工况,较传统模型精度提高了 9.11%。本项目针对输电网和配电网的高效规划理论方法、关键技术和实用化工具开展研究。在输电网规划方面,研发了考虑电压波动的大规模清洁能源并网方案综合评价与决策系统;首次提出表征电压波动的概率评价指标,建立了以可靠性、综合风险、经济性、稳定性和电能质量为核心的大规模风电并网指标体系,形成一套适用于大规模风电并网的规划方案评估的实用化方法。在配电网规划运行方面,开展微网并网下的配电网可靠性评估、电压控制等研究,为配电网规划方案提供运行模型和约束条件;在此基础上,研究计及电压控制策略的微网接入配电网优化规划方法,建立微网接入配电网的经济效益综合评价体系,在此基础上开发适用于微电网接入的配电网优化规划工具,为规划研究提供技术支撑。本项目成果已在山西、吉林等地区多个风电、光伏电站并网项目中进行应用,取得直接经济效益29124万元,减少弃风电量3亿千瓦时,经济社会效益良好。本项目获得授权和受理发明专利12项,登记软件著作权3项,发表论文30篇,其中SCI论文9篇、 EI及中文核心论文21篇。该项目部分成果被鉴定为国际领先水平,并获得教育部科技进步二等奖和中电联电力创新二等奖。