[01308654]复杂异构分布式新能源配电网集群优化调控理论与应用

绿色低碳高效的电能供给是未来电网发展的必然趋势，可再生分布式能源的高效利用是国家能源清洁化的重大举措。

项目组在国家863等项目的资助下，针对含分布式电源的有源配电网存在不稳定性和供电质量下降、高比例分布式发电单元协同控制困难等问题，开展复杂异构分布式新能源配电网多源、多层、多群协同控制研究，经过近十年的研究，取得一系列重要成果：

① 提出了多源自洽稳定控制理论。突破了传统小信号建模和分析的不足，建立了考虑源侧非线性动态的光伏发电模型，提出了一种定量计算谐振峰值和频率的非线性频域稳定性分析方法，发现了光伏并网运行在“下山区”稳定裕度大，揭示网络阻抗对交/直流异构集群高低频稳定性的影响机理，提出了基于阻抗重塑的自洽稳定控制策略，解决了高比例分布式电源即插即用控制设计原则与系统稳定性难题;

② 提出了分布式新能源Grid-forming自适应调控技术。针对传统下垂法难以满足高比例分布式电源输出功率的快速自主调节，提出了多源协同的非线性下垂自适应控制方法，研制的系列光伏、储能变流器等满足高密度分布式电源自适应调压调频，显著提高了低惯性配电网动态调节能力和供电质量。

稳态下直流电压波动由10%降低到2%，交流频率波动由0.2Hz降低到0.05Hz，交流电压波动由7%降低到6%。

③ 率先创建了新能源微电网多层协同控制方法针对大扰动或故障等情形，提出了分散与集中相结合的分层紧急协同控制技术，研制了国内首个微电网智能控制器，成功地解决了微电网被动孤网、不停电直接并网实时调控的难题，创建了国内第一个MW级海岛微电网示范项目，当额定容量40%联络线功率交换下，实现100ms之内被动孤网平稳切换控制，且电网频率保持在49.8Hz-50.2Hz，电压波动≦10%。

④ 提出了分布式新能源配电网多群分散自主协同运行策略。阐明了集群耦合机理，建立了集群互动支撑模型，提出了实时高效的自主协同控制方法，实现了多群之间功率与能量优化调度，系统调节时间降至秒级，综合效率提高6%。建成国内第一个商业化运营的交直流混合配电网示范工程（浙江上虞），相关技术形成了首个分布式电源接入电网的行业标准和国家标准。

项目研制的新能源并网变流器、协同控制系统等装备及系统广泛应用于国家电网、南方电网的浙江、江苏、广东等15个省份的分布式配电网（微电网），同时也在日本、英国、泰国、巴西等国外的近10个工程成功应用。

2019年该成果通过中国电机工程学会组织的鉴定，罗安院士领衔的鉴定委员会认为：“项目在复杂异构分布式新能源配电网调控方面取得了重大创新，处于国际领先水平”。

该成果已申请发明专利48项（授权33项， 含美国专利2项），软件著作权6项。发表高水平学术论文45篇。主编和主参国家标准1项、中电联标准2项、能源局标准1项。

近几年新增直接经济效益17.6亿元、新增利税5.23亿元、节支0.29亿元。研发的产品与系统远销国内外，对提高我国新能源产业自主创新能力、新能源电网的稳定运行起到重要作用。