[01836311]高耗能负荷孤立电网消纳大规模风电关键技术及示范工程

本项目属于电力系统及其自动化学科（470.4054）,涉及电力系统、自动控制和系统工程等多个专业。针对大规模风电就地消纳的难题,完成人在国家高技术研究发展计划（863计划）课题支持下,研究了高耗能负荷孤立电网消纳大规模风电关键技术,开发了含高渗透率风电孤立电网关键控制系统与工程技术及装备,建设了百万千瓦级示范工程,取得系列成果并成功应用。本项目取得的成果主要包括： 1、提出了利用高耗能负荷就地消纳大规模风电的孤立电网的总体技术方案和系统设计方法,创立了一种高耗能负荷就地消纳大规模风电的全新模式,建成了风电渗透率达30%的百万千瓦级孤立电网示范工程,在世界上首次实现了含风电、火电和电解铝负荷的百万千瓦级孤立电网的稳定运行,实现了渗孤立电网中风电的全额消纳,风电年利用小时数达到3362小时。 2、建立了实用化的电解铝负荷有功-电压外特性模型,提出了通过直流电压控制快速调节电解铝负荷有功的方法,实现了电解铝负荷深度快速变负荷能力,电解铝负荷可调能力达20%、响应时间为秒级,解决了利用电解铝负荷侧响应能力平抑风电功率波动的难题。 3、基于电解铝负荷直流电压与系统频率的耦合关系,提出了发电机励磁电压控制器设计理论及与常规机组调速器以及AGC的协调控制方法,建立了频率偏差快速调节电解铝负荷电压和电抗器饱和度的方法以及考虑电压稳定约束的频率-电压协调控制方法,突破了含高渗透率风电孤立电网的频率-电压协调控制技术瓶颈,实现了孤立电网中AGC和AVC的协调。 4、提出了大扰动下稳控系统动作后的孤立电网中暂态不平衡功率的在线辨识方法及平抑策略,研制了基于广域信息的含高渗透率风电孤立电网实时控制系统,解决了控制系统的结构设计、受控设备的网络化改造以及防误措施设计等工程技术难题,基于全观测的PMU配置实现了孤立电网中EMS、稳控系统和基于广域信息的实时控制系统的协调配合。 成果授权国家发明专利3项、登记软件著作权1项,发表SCI论文9篇、EI论文11篇,在霍林河循环经济示范工程中得到了成功应用,实现直接经济效益3.73亿元。成果得到了IEEE Fellow、行业顶级期刊IEEE TRANSACTIONS ON SMART GRID主编,MOHAMMAD SHAHIDEHPOUR教授以及中国科学院周孝信院士等多名权威专家的高度评价。 成果攻克了高耗能负荷孤立电网消纳大规模风电的难题,促进了规模化风电的消纳和利用,对高耗能企业和风电企业示范作用明显。2014年,霍林河循环经济示范工程获得由联合国气候变化框架公约组织、中国低碳联盟、美国环保协会、中国低碳减排专委会联合颁发的“今日变革进步奖”（ Award for Today’s Transformative Step 2014）。对此,《人民日报》刊文评论称,“中国的低碳减排经验为其他最不发达国家和发展中国家提供了很多支持。中国未来要实现其所承诺的减排目标,离不开中国企业的支持,中国企业的创新减排理念非常令人鼓舞,不少经验可以向世界其他国家推广”。