科技成果-風電場、光伏電站集群控制技術(shù)

科技成果——風電場、光伏電站集群控制技術(shù)技術(shù)類別零碳技術(shù)適用范圍電力行業(yè)新能源領域行業(yè)現(xiàn)狀我國規(guī)劃2020年在甘肅、新疆、內(nèi)蒙古、河北、吉林、江蘇、山東和黑龍江等地區(qū)建成九個千萬千瓦級風電基地，其中部分地區(qū)同時建設百萬千瓦級光電基地，“規(guī)?；_發(fā)、集中并網(wǎng)”已成為我國可再生能源開發(fā)利用的主要模式之一。風電場、光伏電站集群控制技術(shù)可有效地平抑單一風場、光伏電站的隨機性和波動性出力特性，形成規(guī)模和外部調(diào)控特性與常規(guī)電廠相近的電源，具備靈活響應大電網(wǎng)調(diào)度的能力，大幅度提高風電/光電的利用率。目前，該技術(shù)已在甘肅酒泉800萬千瓦風電場、300萬千瓦光伏電站進行示范應用，共接入敦煌、酒泉等5個協(xié)調(diào)控制主站，瓜州、玉門等40個控制子站，53座風電場、18座光伏電站、4個火電廠，廠站規(guī)模達到120個，每年可減少棄風、棄光發(fā)電量5%左右，相當于甘肅省每年增加發(fā)電量10.4億kWh，節(jié)約標準煤33萬噸，減少碳排放78萬tCO。成果簡介1、技術(shù)原理該技術(shù)通過配合大電網(wǎng)完成風-光-火-水協(xié)調(diào)調(diào)度、緊急控制，對內(nèi)協(xié)調(diào)控制各風電場、光伏電站、無功補償設備等，采取集群內(nèi)部的在線有功控制、無功電壓調(diào)整、運行優(yōu)化和本地安全策略，進而提高系統(tǒng)效率，減少棄風、棄光等現(xiàn)象發(fā)生。其應用主要基于以下幾種研究和技術(shù)：實時監(jiān)測網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)支撐平臺研究，聯(lián)合功率預測及應用支持系統(tǒng)研究，集群運行優(yōu)化及安全穩(wěn)定防線研究，風電場、光伏電站集群控制策略研究，風/光電出力特性及建模驗證和關(guān)鍵信息提取、可視化與可擴展方面的關(guān)鍵技術(shù)等。2、關(guān)鍵技術(shù)（1）基于測風測光網(wǎng)絡和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)平臺的風光電源的動態(tài)狀態(tài)估計技術(shù)提出風光電源的動態(tài)狀態(tài)估計方法，為風/光建模、聯(lián)合功率預測系統(tǒng)開發(fā)和風光集群在線控制提供基礎數(shù)據(jù)支持；（2）大型風電、光伏集群“機組-場站-集群子網(wǎng)”多顆粒度建模技術(shù)提出大型風電、光伏集群“機組-場站-集群子網(wǎng)”多顆粒度建模技術(shù)，為分層集群控制奠定模型基礎；（3）大規(guī)模風光集群聯(lián)合功率預測及其誤差綜合評估技術(shù)提出大規(guī)模風光集群聯(lián)合功率預測及其誤差綜合評估技術(shù)，為集群控制系統(tǒng)提供關(guān)鍵決策依據(jù)；（4）風電場、光伏電站集群有功、無功、安穩(wěn)一體化控制技術(shù)該技術(shù)通過集群方法實現(xiàn)內(nèi)外分層協(xié)調(diào)控制，可有效提升網(wǎng)源協(xié)調(diào)能力。3、工藝流程風光集群控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖1。圖1風光集群控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖主要技術(shù)指標1、有功控制命令控制周期≤5min；新能源電站有功控制響應時間≤10s，控制偏差≤3MW；新能源電站申請更改有功出力計劃的時間間隔≤1min；2、電壓控制命令控制周期≤5min；無功控制命令控制周期≤1min；新能源電站電壓控制響應時間≤120s，控制偏差≤0.5kV；3、調(diào)度中心站安全穩(wěn)定控制策略在線刷新周期≤5min；廠站端控制裝置本地整組動作時間≤30ms，系統(tǒng)整組動作時間≤100ms；4、重要模擬量更新周期≤3s；開關(guān)量狀態(tài)變化傳送時間≤2s；場站側(cè)命令執(zhí)行時間≤1s。技術(shù)水平該技術(shù)已獲得國內(nèi)發(fā)明專利12項，獲得實用新型10項目；軟件著作權(quán)25項；制定技術(shù)標準20項；出版專著3本。典型案例典型用戶：甘肅酒泉千萬千瓦風電基地、百萬千瓦光電基地等。案例名稱：酒泉大規(guī)模風、光集群控制系統(tǒng)示范工程建設規(guī)模：建成覆蓋800萬千瓦風電場、300萬千瓦光伏電站的新能源集群控制系統(tǒng)示范工程。建設條件：風、光集群控制系統(tǒng)示范工程為四級控制體系，分別為調(diào)度中心站、控制主站、控制子站和執(zhí)行站，風電場、光伏電站升壓站作為控制子站，各個風電場、光伏電站作為執(zhí)行站。主要建設內(nèi)容：建設以測風塔、測光站為主的資源監(jiān)測網(wǎng)絡，覆蓋風電基地、光電基地的運行監(jiān)測網(wǎng)絡，集群控制系統(tǒng)調(diào)度中心站、控制主站、控制子站、執(zhí)行站的建設。主要設備為44座測風塔、18座測光站，1個調(diào)度中心站、5個控制主站、40個控制子站、75個執(zhí)行站。項目總投資7880萬元，建設期為36個月。應用風電場、光伏電站集群控制技術(shù)每年可減少棄風、棄光發(fā)電量5%左右，產(chǎn)生年經(jīng)濟效益6.3億元，可節(jié)約標準煤33萬t，減少碳排放約78萬tCO，碳減排成本約100元/tCO。市場前景隨著我國新能源發(fā)展戰(zhàn)略的持續(xù)推進，在今后一段時期內(nèi)我國大規(guī)模風電基地、光電基地的建設還會保持高速發(fā)展態(tài)勢，風電場、光伏電站集群控制系統(tǒng)