含大规模间歇性电源的区域电网多源互补调度与控制方法

针对风电、太阳能发电等间歇性电源比例较高的区域电网，本项目研究通过区域电网中各类资源（风、光、储、水、火、可调负荷等）在调度与控制层面上的互补协调配合，提高电力系统对间歇性电源的接纳能力以及其安全、环保和经济运行水平。研究内容包括：①基于先区内互补优化，再区域间协同调度的原则，研究区内与区外联合优化调度的基本思路和相关方法。②针对间歇性电源出力的波动性建立其不确定性模型，同时基于各种电源之间的互补特性确定区域电网整体的功率平衡置信区间。在此基础上建立调度模型，研究区域电网的互补优化调度方法。③通过分析间歇性电源及有关互补电源的动态特征和相关性特征，建立可反映扰动源、调节源和传输路径的动态结构化模型，并通过网络控制和协调优化技术实现定向功率控制，以解决间歇性电源多点扰动带来的关键联络线的传输功率和关键节点的电压安全等问题。④进行仿真和初步的现场试验研究，验证所设计的调度与控制方法的有效性。

在这 4 年研究工作中， 本课题组研究了含大规模间歇性电源的区域电网多源互补调度与控制方法问题。 主要工作有：（ 1）针对区外的调度需求，提出基于先区内互补优化，再区域间协同的互补协调方法。具体而言，区内采用多源互补控制抑制间歇性能源爬坡率，区间采用多源协调调度跟踪全网负荷变化趋势。（2）针对风电与抽蓄的协调控制问题，研究了风电-抽蓄时间匹配特性，利用抽蓄的快速调节特性对风电瞬时波动进行平抑。（3）针对间歇性电源预测误差问题，提出基于数据特征提取的预测误差估计方法，基于此建立了日前备用需求计算方法。（4） 针对间歇性电源的不确定性问题，提出考虑间歇性电源最优置信度区间的优化调度方法，实现调度经济性与风险性的平衡。（5）研究了考虑风电非规则分布的机组组合建模问题，建立了适合大规模不确定性机组组合加速分解算法。（6）新能源并网后，电力系统分层递阶控制模式更为复杂。研究了可反映扰动源、调节源和传输路径的动态结构化模型，区域子系统线性微分-代数模型简化以及区域控制器设计方法，包含非线性控制器的电力系统元件复合模型简化方法，区域子系统非线性微分-代数模型简化以及区域控制器设计问题。（7）风电-抽蓄互补协调调度控制方面的研究成果已于2014年11月底在内蒙古电力调控中心投入测试，基于数据特征提取的风电预测误差估计和备用需求确定方法已于2014年12月在甘肃省电力调控中心投入试运行。.在国家自然科学基金（ 51177019）资助下， 课题组已在国内外核心期刊、会议上发表论文19篇（其中 SCI 检索4 篇， EI 检索12篇），申请国家发明专利7 项，获省部级奖项3项。 整体上，本项研究工作有助于进一步揭示含大规模间歇性电源的区域电网多源互补特征，推动多源互补调度与控制的理论研究进展和实际应用探索。目前，课题组此领域的研究工作已经得到了国家电网公司“大规模新能源接入下基于概率分析的调度计划及安全校核关键技术研究”（2014年）、“计及受端电网约束的特高压直流外送大规模新能源发电送端电网调度运行关键技术研究与应用”（2015年）等科技项目的资助，有望通过进一步的研究最终推动此领域的工程应用水平。