[00114197]寧夏新能源高效消納關鍵技術研究及應用

寧夏是國家首個省級新能源綜合示范區,肩負著新能源技術創新和機制創新的使命。隨著新能源示范區的發展,大規模、密集接入的高比例新能源電力系統安全運行、高效消納問題凸顯,制約了示范區高質量建設和發展,亟需解決以下關鍵技術難題：①高比例新能源電力系統呈現復雜多重不確定性,實現新能源安全接入和高效消納的電網構建難;②寧夏地處復雜氣候環境、局地混沌特性強,新能源功率波動大,支撐精益化調度的精準功率預測難;③高比例新能源接入后電網調節資源結構性困境凸顯,提升新能源場站頻率/電壓的主動支撐能力難;④新能源場站運維監測、故障預判技術手段不足,實現精細化智能運維、提升設備可用率難;⑤電力市場環境下,參與交易主體多,約束復雜,實現支撐新能源最大消納的區內輔助服務和跨區現貨交易的技術支持難。 項目團隊8年來產學研用聯合攻關,依托國家自然科學基金等項目,攻克了上述難題,主要創新如下： 1、揭示了不同天氣過程的穩定性波動規律和混沌強度特征,提出了基于穩定性規律校準和實時四維資料同化的資源集合預報方法,構建了基于深度學習理論的資源-電力深層非線性映射模型,將新能源功率預測精度由86%提升至92%。 2、提出了基于場內設備協調聯動新能源場站頻率/電壓主動控制策略與場網信息融合的參數整定方法,構建了場網協同的寧夏電網主動支撐體系,主動響應時間由分鐘級降至秒級,提升了寧夏電網安全防控水平。 3、提出了基于數據挖掘和信息關聯匹配的新能源場站關鍵設備狀態預測及故障診斷方法,建立了面向新能源場站的設備智能運維專家知識庫,通過運維輔助決策使新能源場站發電效率較同地區平均水平提高5%-7%,有效降低了新能源場站內棄風/光量。 4、提出了基于深度學習的多場景新能源消納能力快速評估方法,精準量化了負荷側資源參與輔助服務的邊界條件,計算時間從30分鐘以上降至2分鐘以內;構建了電力市場環境下的多直流聯絡線聯合優化模型,研發了跨區直流有功調度技術支持系統,有效支撐了多直流外送作為虛擬大負荷參與跨區交易,以靈活市場機制拓展了新能源消納空間,8年來跨區外送新能源累計4142千瓦時。 5、提出了基于多目標優化及多屬性決策理論的新能源場站優化配置方法和考慮源荷不確定性和網架拓展多選擇性的輸電網雙層規劃方法,促進寧夏新能源場站科學匯集,合理接入,網源協調發展,支撐多回外送直流安全運行。 項目獲授權發明專利20項,軟件著作權8項,發表SCI/EI等論文70篇,出版專著2部,編寫國家/行業標準8部,形成新能源發電預測IEC國際報告。依托項目成果,構建了寧夏國家新能源綜合示范區的一體化綜合技術支持體系,實施了網架優化工程、消納提升工程、安全防御工程,支撐寧夏新能源裝機容量由2012年的317萬千瓦增加至2019年的2030萬千瓦、裝機比例由16%增至42%,同時棄電率由15%降至3%以下,解除了寧夏新能源開發紅色預警,推動寧夏新能源產業高質量快速發展,實現了寧夏在新能源消納技術領域的示范引領。項目部分成果已推廣應用到全國和歐美國家,累計新增銷售額4.4億元,累計新增利潤1.6億元;近三年內因棄電率下降累計減少新能源棄電量93.9億千瓦時,產生的新增銷售額64億元,新增利潤7億元,減排二氧化碳756.5萬噸和二氧化硫11.4萬噸,推動寧夏新能源產業高質量快速發展,實現了寧夏在新能源消納技術領域的示范引領,為寧夏回族自治區經濟社會發展做出了重大貢獻。