科技成果-風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站集群控制技術(shù)

科技成果——風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站集群控制技術(shù)技術(shù)類(lèi)別零碳技術(shù)適用范圍電力行業(yè)新能源領(lǐng)域行業(yè)現(xiàn)狀我國(guó)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(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地，其中部分地區(qū)同時(shí)建設(shè)百萬(wàn)千瓦級(jí)光電基地，“規(guī)?；_(kāi)發(fā)、集中并網(wǎng)”已成為我國(guó)可再生能源開(kāi)發(fā)利用的主要模式之一。風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站集群控制技術(shù)可有效地平抑單一風(fēng)場(chǎng)、光伏電站的隨機(jī)性和波動(dòng)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(yīng)大電網(wǎng)調(diào)度的能力，大幅度提高風(fēng)電/光電的利用率。目前，該技術(shù)已在甘肅酒泉800萬(wàn)千瓦風(fēng)電場(chǎng)、300萬(wàn)千瓦光伏電站進(jìn)行示范應(yīng)用，共接入敦煌、酒泉等5個(gè)協(xié)調(diào)控制主站，瓜州、玉門(mén)等40個(gè)控制子站，53座風(fēng)電場(chǎng)、18座光伏電站、4個(gè)火電廠，廠站規(guī)模達(dá)到120個(gè)，每年可減少棄風(fēng)、棄光發(fā)電量5%左右，相當(dāng)于甘肅省每年增加發(fā)電量10.4億kWh，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤33萬(wàn)噸，減少碳排放78萬(wàn)tCO。成果簡(jiǎn)介1、技術(shù)原理該技術(shù)通過(guò)配合大電網(wǎng)完成風(fēng)-光-火-水協(xié)調(diào)調(diào)度、緊急控制，對(duì)內(nèi)協(xié)調(diào)控制各風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備等，采取集群內(nèi)部的在線有功控制、無(wú)功電壓調(diào)整、運(yùn)行優(yōu)化和本地安全策略，進(jìn)而提高系統(tǒng)效率，減少棄風(fēng)、棄光等現(xiàn)象發(fā)生。其應(yīng)用主要基于以下幾種研究和技術(shù)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)支撐平臺(tái)研究，聯(lián)合功率預(yù)測(cè)及應(yīng)用支持系統(tǒng)研究，集群運(yùn)行優(yōu)化及安全穩(wěn)定防線研究，風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站集群控制策略研究，風(fēng)/光電出力特性及建模驗(yàn)證和關(guān)鍵信息提取、可視化與可擴(kuò)展方面的關(guān)鍵技術(shù)等。2、關(guān)鍵技術(shù)（1）基于測(cè)風(fēng)測(cè)光網(wǎng)絡(luò)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)平臺(tái)的風(fēng)光電源的動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)技術(shù)提出風(fēng)光電源的動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)方法，為風(fēng)/光建模、聯(lián)合功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和風(fēng)光集群在線控制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持；（2）大型風(fēng)電、光伏集群“機(jī)組-場(chǎng)站-集群子網(wǎng)”多顆粒度建模技術(shù)提出大型風(fēng)電、光伏集群“機(jī)組-場(chǎng)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(chǔ)；（3）大規(guī)模風(fēng)光集群聯(lián)合功率預(yù)測(cè)及其誤差綜合評(píng)估技術(shù)提出大規(guī)模風(fēng)光集群聯(lián)合功率預(yù)測(cè)及其誤差綜合評(píng)估技術(shù)，為集群控制系統(tǒng)提供關(guān)鍵決策依據(jù)；（4）風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站集群有功、無(wú)功、安穩(wěn)一體化控制技術(shù)該技術(shù)通過(guò)集群方法實(shí)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(fēng)光集群控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1。圖1風(fēng)光集群控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖主要技術(shù)指標(biāo)1、有功控制命令控制周期≤5min；新能源電站有功控制響應(yīng)時(shí)間≤10s，控制偏差≤3MW；新能源電站申請(qǐng)更改有功出力計(jì)劃的時(shí)間間隔≤1min；2、電壓控制命令控制周期≤5min；無(wú)功控制命令控制周期≤1min；新能源電站電壓控制響應(yīng)時(shí)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(dòng)作時(shí)間≤30ms，系統(tǒng)整組動(dòng)作時(shí)間≤100ms；4、重要模擬量更新周期≤3s；開(kāi)關(guān)量狀態(tài)變化傳送時(shí)間≤2s；場(chǎng)站側(cè)命令執(zhí)行時(shí)間≤1s。技術(shù)水平該技術(shù)已獲得國(guó)內(nèi)發(fā)明專(zhuān)利12項(xiàng)，獲得實(shí)用新型10項(xiàng)目；軟件著作權(quán)25項(xiàng)；制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)20項(xiàng)；出版專(zhuān)著3本。典型案例典型用戶(hù)：甘肅酒泉千萬(wàn)千瓦風(fēng)電基地、百萬(wàn)千瓦光電基地等。案例名稱(chēng)：酒泉大規(guī)模風(fēng)、光集群控制系統(tǒng)示范工程建設(shè)規(guī)模：建成覆蓋800萬(wàn)千瓦風(fēng)電場(chǎng)、300萬(wàn)千瓦光伏電站的新能源集群控制系統(tǒng)示范工程。建設(shè)條件：風(fēng)、光集群控制系統(tǒng)示范工程為四級(jí)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(fēng)電場(chǎng)、光伏電站升壓站作為控制子站，各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站作為執(zhí)行站。主要建設(shè)內(nèi)容：建設(shè)以測(cè)風(fēng)塔、測(cè)光站為主的資源監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，覆蓋風(fēng)電基地、光電基地的運(yùn)行監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，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(shè)。主要設(shè)備為44座測(cè)風(fēng)塔、18座測(cè)光站，1個(gè)調(diào)度中心站、5個(gè)控制主站、40個(gè)控制子站、75個(gè)執(zhí)行站。項(xiàng)目總投資7880萬(wàn)元，建設(shè)期為36個(gè)月。應(yīng)用風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站集群控制技術(shù)每年可減少棄風(fēng)、棄光發(fā)電量5%左右，產(chǎn)生年經(jīng)濟(jì)效益6.3億元，可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤33萬(wàn)t，減少碳排放約78萬(wàn)tCO，碳減排成本約100元/tCO。市場(chǎng)前景隨著我國(guó)新能源發(fā)展戰(zhàn)略的持續(xù)推進(jìn)，在今后一段時(shí)期內(nèi)我國(guó)大規(guī)模風(fēng)電基地、光電基地的建設(shè)還會(huì)保持高速發(fā)展態(tài)勢(shì)，風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站集群控制系統(tǒng)