[00998679]高占比新能源电网电压安全评估和协调优化控制关键技术研发及应用

该项目属于电气工程学科，涉及电力系统分析与控制、大型新能源基地并网和运行控制、特高压交直流混联电网等领域，是关键技术研究和实际工程应用相结合的综合性研究课题。 中国已建成世界上装机容量最大、接入间歇式可再生能源规模最大、含特高压的交直流混联复杂电网，电压安全已成为这一复杂电网运行的核心挑战，也是制约大规模风光电可靠接纳的重大瓶颈。近年来，西北电网出现了多次电压诱导型大规模风电连锁脱网事故，传统电网AVC已无法满足特大规模风光电汇集接入的工程应用需求，同时面临着控制设备数量巨大、动态响应特性各异以及多重控制目标等世界性技术难题，迫切霜要研究支撑特大规模风光汇集电网的电压控制技术。 该项目历经8年持续攻关，联合国家电网公司西北分部、清华大学等优势单位，产学研用持续攻关，攻克了自动电压控制从常规电网到可再生能源电网变革的关键技术难题，打造支撑特大规模风光汇集接入的电网电压控制“智慧大脑”，缓解了新能源消纳及直流外送等瓶颈问题，取得了高占比新能源电网电压安全评估和协调优化控制方面系列原创性成果： 1、构建了网省场三级协同的新能源自动电压控制系统架构，提出了时间序列递阶协同框架。通过场站级协同，保证机端电压和并网点电压满足要求，提升电能质量；通过网省级协同，增强特高压换流站近区电压安全水平，保证清洁能源可靠送出。 2、发明了考虑特高压直流送出的大规模新能源电网电压安全分析方法。分析了电压驱动型风光连锁脱网的发生机理，提出了鲁棒电压安全域计算方法；提出了以扩大安全域为目标的动态无功备用优化方法，避免风光汇集区域发生连锁脱网事故，保证新能源安全接入。 3、发明了计及多种无功资源的特高压直流换流站近区电网电压控制方法。将风电、光伏、FACTS、SVC/SVG等多无功资源纳入控制体系，提出了计及直流输送趋势的稳态时序协调控制；在故障等异常情况下，通过加快控制周期和改变控制目标，快速控制近区电网无功资源，消除电压越限。 该项目研制出世界上首套高占比新能源电网电压安全评估和协调优化控制系统，具有完全自主知识产权，建成了全球接入新能源容量最大的区域新能源自动电压控制系统。大规模应用于西北区域电网及陕甘青宁新5个省级电网，网省地三级主站接入163座220千伏及以上常规电厂、359座220千伏及以上变电站和680座新能源场站，接入新能源装机容量约5000万千瓦，覆盖了西北地区全部新能源基地和特高压直流近区电网。近三年累计降低网损19.4亿千瓦时电，增加新能源送出电量28.38亿千瓦时；750千伏电压日均波动从40千伏降低至15千伏，主网电压考核合格率提高至100％；每年等效减少西北电网厂站调压操作合计超百万次。 项目获得国家发明专利授权18项、获得软件著作权2项、发表论文25篇(SCI3篇、EI6篇)、制定技术标准3项。项目成果突破传统电压控制，创新性以考虑故障后电压安全及提升新能源送出能力为首要目标进行无功电压控制，实现了高占比新能源电网电压安全评估和协调优化控制关键技术研发及应用。