提名四川省科学技术奖候选项目公示

提名四川省科学技术奖候选项目公示项目名称：考虑大规模新能源合理布局的并网网架优化及保护对策提名单位意见:项目着眼于新能源并网后对系统暂态稳定和小扰动稳定特性的影响，考虑新能源的系统网架优化以及保护策略调整，研究了大规模新能源的接入对电网运行安全稳定及规划的影响。项目科技创新成果如下：建立了大规模新能源并网后电网暂态稳定和小扰动稳定分析模型，辨识了小干扰稳定影响下电网中潜在的薄弱环节，通过不同运行方式下联络线功率振荡模式的影响研究，为四川新能源安全并网提供了重要的理论和实践依据。根据四川电网新能源运行历史数据分析，提出一种基于离散时变概率分布的新能源出力不确定性建模方法，提高了新能源出力特性建模的精度，为含大规模新能源的网源优化配置提供了理论支撑。建立了计及多类型水电调节能力量化分析的水风光送端系统容量配比与优化布局模型，应用于四川电网“十三五”规划，优化了区域新能源送端系统中风电、光伏和水电的布局方案。首次基于对新能源机组在交流系统多种故障下特征量机理分析，创新了考虑双馈多机组间相互影响的风电场短路电流计算方法，建立了相应的整定计算故障模型，提出了大规模新能源并网后继电保护的改进策略。项目成果2014年起在四川攀枝花、凉山等新能源集中接入地区成功应用，在四川电网“十三五”规划、新能源接入后电网保护与控制策略等方面发挥重要作用。该项目完成五项发明专利，发表论文19篇。通过中国电力联合会的鉴定，项目成果整体达到国际先进水平，在大规模新能源接入水电高占比的电网网架优化领域的研究达到国际领先水平。项目简介:随着四川新能源的快速发展，新能源并网带来的问题日益凸显。一方面，清洁能源总体发电外送需求大；另一方面，四川新能源分布集中且多位于边远地区，多数需要走集中开发、规模外送和大范围消纳的发展道路，新能源电力送出受限问题较为突出。项目立足于上述问题，开展了四川电网大规模新能源并网网架优化及保护对策研究，对分布式新能源接入对四川电网网架结构分析和优化的影响，新能源接入后四川电网继电保护动作特性以及适应新能源接入的四川电网继电保护策略进行了分析研究，提出了针对当前保护的改进策略，从而提高大规模新能源并网时四川电网的运行能力。为四川电网大规模新能源并网提供了具有参考价值的指导性技术实施手段。本项目主要研究内容主要包含以下三点：（1）四川电网大规模新能源并网网架优化理论研究分析风电机组、光伏模型建模方法，通过开展四川电网网架结构分析和优化工作，针对电网中潜在的薄弱环节，给出具有较强抗风险能力的坚强四川电网结构优化和调整方案。（2）四川电网大规模新能源并网稳定性研究及提高稳定性控制策略考虑风速波动可能会引起电网系统发生强迫振荡，对风机设计了一种附加阻尼控制策略，提高系统阻尼，抑制区域间低频振荡。研究四川电网大规模新能源并网的稳定性问题及大规模风电并网引起四川电网强迫振荡，提出了提高电网安全稳定性的措施及控制策略。（3）四川电网大规模新能源并网继电保护对策研究研究四川电网新能源接入系统后的故障分析计算方法，对大规模新能源接入后对电网继电保护的影响进行了探讨，明确了新能源接入对四川主干电网继电保护的影响，提出相应的技术对策，明确新能源接入对四川典型配电网继电保护的影响及对策，提出面向新能源接入的未来四川主干网与配电网保护技术规范。该项目完成五项发明专利，发表论文20篇（其中SCI论文两篇，EI期刊论文6篇，EI会议论文5篇）。研究成果已成功应用于四川电网“十三五”规划方案以及攀枝花、凉山等地区新能源集中外送方案及花海光伏电站。成绩突出，得到现场应用单位的高度肯定，产生了显著的经济效益和社会效益，新增产值达4684.40万元。项目着眼于大规模新能源的接入对电网运行安全稳定及规划的影响，全面了解新能源并网后系统暂态稳定和小扰动稳定特性，对于暂态稳定，分析风电、光伏于水电通道并网外送对系统暂态稳定性的影响。在此基础上，提出了新能源与电网协调发展规模模型和水风光打捆外送系统容量配比与优化布局模型，并将其应用于四川实际区域电网中。此外，从系统保护的角度提出适应于新能源接入的四川电网继电保护修正策略和设计准则，为保证新能源并网后继电保护正确动作和系统安全稳定提供保障。形成了全面考虑大规模新能源接入的网架优化方法和保护对策体系。为解除新能源封锁问题、促进四川新能源消纳提供了理论依据；为保障高比例新能源接入的供电可靠性提供了基础指出，具有关键的社会价值。客观评价:成果鉴定2018年12月7日，中国电力企业联合会在成都组织召开了国网四川省电力公司经济技术研究院、国网四川省电力公司、西南交通大学、重庆大学完成的“考虑大规模新能源合理布局的并网网架优化及保护对策”项目科技成果评审会。评审委员会听取了项目的研究技术报告、技术经济分析报告、国内外同类技术对比分析报告等汇报，审查了评审资料，经质询与讨论，形成评审意见如下：1、 项目承担单位提交的评审资料齐全、完整，符合科技成果评审要求。2、 项目研究内容和创新成果如下：（1）建立了大规模新能源并网后四川电网暂态稳定和小扰动稳定分析模型，辨识了小干扰稳定影响下电网中潜在的薄弱环节，通过不同运行方式下联络线功率振荡模式的影响研究,为四川新能源安全并网提供了重要的理论和实践依据。（2）根据四川电网新能源运行历史数据分析，首次提出一种基于离散时变概率分布的新能源出力不确定性建模方法，提高了新能源出力特性建模的精度，为含大规模新能源的网源优化配置提供了理论支撑。（3）建立了计及多类型水电调节能力量化分析的水风光送端系统容量配比与优化布局模型，应用于四川电网“十三五”规划，优化了区域新能源送端系统中风电、光伏和水电的布局方案。（4）首次基于对新能源机组在交流系统多种故障下特征量机理分析，创新了考虑双馈多机组间相互影响的风电场短路电流计算方法，建立了相应的整定计算故障模型，提出了大规模新能源并网后继电保护的改进策略。3、项目成果自2014年起在四川攀枝花、凉山等新能源集中接入地区成功应用，在四川电网“十三五”规划、新能源接入后电网保护与控制策略等方面发挥重要作用，产生了显著的经济效益和社会效益。评审委员会一致认为，项目成果整体达到国际先进水平，在大规模新能源接入水电高占比的电网网架优化领域的研究处于国际领先水平，同意通过科技成果评审。科技查新2018年6月7日，项目通过“四川省科技成果查新咨询服务中心”查新，查新结果表明：项目创新点在所检出的国内外相关文献中未见报道。推广应用情况:（一）应用情况说明研究成果之一“新能源并网后四川电网网架优化方案”，已成功应用于四川电网“十三五”规划方案以及攀枝花、凉山等地区新能源集中外送方案中。上述研究成果有效地指导了大规模新能源接入背景下四川电网结构优化和网架调整方案的制定，不仅保障了新能源的安全稳定送出，更具有巨大的社会和经济效益。研究成果之二“提高四川电网安全稳定性的措施及控制策略”，已成功应用于四川电网“十三五”规划方案以及攀枝花、凉山等地区新能源集中外送方案中，包括输电线路采用串联补偿电容、装设静止无功补偿器（SVC）作电压支撑等一次方案，以及在发电机组上安装电力系统稳定器（PSS）等二次方案。上述研究成果有效地指导了四川电网的网架规划方案，保障了新能源的安全稳定送出。研究成果之三“适应新能源接入的四川电网继电保护配置与整定策略”，已成功应用于凉山供电公司、攀枝花供电公司的光伏、风电场等新能源并网集中区域，根据研究成果调整了相关保护装置中过电流保护、零序电流保护、重合闸等定值整定方案，并且制订了相关设备停运时的保护特殊运行方案，有效避免了保护误动的风险，减小了停电时间，提高了供电可靠性。研究成果之四“光伏发电系统控制参数全局优化方法”，已成功应用于花海光伏电站，提供了一种光伏发电系统控制参数全局优化方法，解决了传统光伏电站发电系统控制参数设计具有随机性和耦合性的问题。上述研究成果有效地指导了传统光伏电站发电系统控制参数设计具有随机性和耦合性的问题，为光伏并网系统的稳定运行提供了保障。研究成果之五“基于运行模拟和源网多重约束的新能源接纳能力评估技术”，已成功应用于凉山电网新能源接纳能力评估、新能源开发时序研究以及地区新能源集中外送方案研究中，包括接纳大规模新能源的系统调峰充裕度评估、调峰能力约束下的逐月新能源电力接纳能力评估、基于网源多重约束与运行模拟的新能源电量接纳能力综合评估技术研究结果。研究成果之六“适应新能源接入的网源协调规划与网架优化方案研究”，已成功应用于凉山电网“十三五”规划方案、“十三五”滚动规划方案以及地区新能源集中外送主网架方案构建研究中，上述研究成果有效地指导了大规模新能源接入背景下凉山电网结构优化和网架调整方案的制定，不仅保障了新能源的安全稳定送出，更具有巨大的社会和经济效益。研究成果之七“水风光集中接入的清洁能源送端系统电源最优配比与布局方案研究”，已成功应用于凉山电网新能源基地规划、新能源装机优化与布局研究中，包括水风光电源装机配比优化模型、考虑网架约束的水风光优化布局方案的研究结果。上述研究成果有效地指导了大规模新能源接入背景下凉山电网电源优化配置与电源开发时序方案制定。主要应用单位情况序号单位名称应用的技术应用对象及规模应用起止时间单位联系人/电话1四川电力调度控制中心新能源并网后四川电网网架优化技术、提高四川电网安全稳定性的措施及控制策略、适应新能源接入的四川电网继电保护配置与整定策略项目所提出的技术为解除新能源封锁问题、促进四川新能源消纳提供了重要依据，同时进一步指导新能源丰富地区电厂保护优化方案。2014年1月1日-2017年12月31日杜新伟/135511999292阿坝州红原环聚生态能源有限责任公司光伏发电系统控制参数全局优化方法该技术的应用有助于解决光伏发电系统控制参数设计过程中的随机性和盲目性，改善光伏发电系统的小干扰稳定性，保障电网的安全、稳定运行，提高光伏发电的利用率。2016年1月1日—2017年12月31日冯玲/139811381723国网四川省电力公司四川凉山供电公司基于运行模拟和源网多重约束的新能源接纳能力评估技术、适应新能源接入的网源协调规划与网架优化方案研究、水风光集中接入的清洁能源送端系统电源最优配比与布局方案研究项目所提出的技术为解除新能源封锁问题、促进四川新能源消纳提供了重要依据。2015年1月1日-2017年12月31日孙伟/p>

（二）经济效益和社会效益通过对新能源并网的电网外送能力与网架优化研究，可找出制约新能源消纳的关键瓶颈，在此基础上提出高比例新能源送端系统的网源协调多适应规划方法，有利于通过合理的电网网架结构优化以及网源协调规划，实现资源的合理规划配置。通过对新能源电力电量接纳能力分析，可合理评估目标网架对新能源的承载能力，找出制约新能源消纳的关键瓶颈，从而通过合理规划，避免新能源过度建设导致大量限电，降低电力系统的运行成本。对四川新能源容量匹配与优化布局的研究，得出如何根据当前网架结构和常规电源布局来确定新能源的接入点及规模，避免大规模无序投产导致的冗余投入，从而节约大量的低效投资。2019年底，按项目的“四川电网网架结构优化方案”建成主网架，将解决新能源、水电丰期送出受限问题，2020年增加外送150万千瓦，按1500利用小时及0.13元/kWh的输电价计算，2020年可增加公司收入约6750万元。针对新能源电力系统暂态分析和保护配置方法的研究，分析新能源接入后电网暂态运行特征，以避免在实际工程中采用降低保护范围或忽视新能源接入对保护的影响，从而避免给电网运行带来巨大安全隐患。避免了造成的电网大面积停电事故的发生，大大降低电力系统故障给国民经济带来的严重损失，具有显著的直接和间接经济效益。采用项目的“适应新能源接入的四川电网继电保护策略”，年平均将减少因风电、光伏相关故障停电10小时，按应用范围及购售电价差约0.15元/kWh计算，可分别增加2014、2015、2016年公司收入50.7、156、286.9万元。2017年四上半年按应用范围及购售电价差约0.15元/kWh计算，下半年实施输配电价方案，输配电价约为0.13元/kWh，全年相当于增加公司收入483.3万元。“光伏发电系统控制参数全局优化方法”，已成功应用于花海光伏电站，提供了一种光伏发电系统控制参数全局优化方法，解决了传统光伏电站发电系统控制参数设计具有随机性和耦合性的问题。花海光伏电站2016年与2017年度理论上网电量3670万kWh，实施本方法后实际上网电量为3677万kWh，同比上一年度平均每月增加上网电量约0.6万kWh，因此实施本方法后增加产量约7.7万kWh。上网电价为0.95元/kWh，新增销售额为7.32万元。扣除厂用电及管理成本，新增利润7.1万元。“适应新能源接入的网源协调规划与网架优化方案研究”，已成功应用于凉山电网“十三五”规划方案、“十三五”滚动规划方案以及地区新能源集中外送主网架方案构建研究中。2017年可提升新能源送出与消纳能力约10万kW，按新能源平均利用小时数1500~2200小时、电度输配电价0.13元/kWh计算，相当于增加公司年收入约1950~2860万元；2020年可提升新能源送出与消纳能力约80万kW，相当于增加公司年收入约15600~22880万元。项目所提出的四川电网大规模新能源并网网架优化方案，为解除新能源封锁问题、促进四川新能源消纳提供了重要依据，可以为四川风电光伏项目进一步代替部分火电、核电，相对于传统的火力发电，风电站建设的环境效益如清洁生产做出指导意义，可进一步减小对电网带来的影响，稳定为当地企业居民提供安全可靠供电，具有关键的社会价值。项目研究表明，通过所提的网架优化方案，2020年四川电网将解除新能源封锁装机容量158.6万kW。假设风电利用小时数为2000小时，光伏利用小时数为1600小时，按火力发电产生二氧化碳量为0.997kg/kWh计算，相当于减少二氧化碳排放292.32万吨，节能减排效益明显。主要知识产权证明目录：知识产权（标准）类别知识产权（标准）具体名称国家（地区）授权号（标准编号）授权（标准发布）日期证书编号

（标准批准发布部门）权利人（标准起草单位）发明人（标准起草人）发明专利（标准）有效状态发明专利光伏发电系统控制参数全局优化方法中国ZL201510024370.32016-11-062293268国网四川省电力公司经济技术研究院；国家电网公司；西南交通大学戴松灵；唐权；叶圣永等有效专利发明专利基于风电和水电的电力系统调峰方法中国ZL201610058420.42018-04-062872034国家电网公司；国网湖南省电力公司；国网湖南省电力公司经济技术研究院；西南交通大学廖国栋；戴朝化；魏搏渊等有效专利发明专利一种光伏储能电池发电系统及控制方法中国ZL201610042234.12018-08-103028009西南交通大学戴朝华；邬明亮；陈维荣等有效专利发明专利一种基于模糊隶属函数的双馈风电机组Crowbar电阻设计方法中国ZL201510104601.12017-06-302536379国网四川省电力公司；重庆大学余锐；熊小伏；欧阳金鑫有效专利发明专利一种考虑风电预测不确定性的风电场动态等值方法中国ZL201611044128.32019-01-183221246国网四川省电力公司经济技术研究院；国家电网公司曾鉴；唐权；叶希等有效专利论文IdentificationandcorrectionofoutliersinwindfarmtimeseriespowerdataIEEETransactionsonPowersystems叶希；鲁宗相等论文SeekerOptimizationAlgorithmforSeveralPracticalApplicationsInternationalJournalofComputationalIntelligenceSystems朱云帆；戴朝华等论文大规模风电接入的运行场景无功优化研究电网技术明杰；向红吉；戴朝华等论文基于集群风电虚拟机组的源端系统分层协调日前计划电力系统自动化叶希；乔颖；鲁宗相等论文考虑低谷时刻负荷调峰能力及风电预测区间的多目标机组组合优化研究电网技术向红吉；戴朝华；明杰等主要完成人情况：姓名曾鉴排名1行政职务副院长工作单位国网四川省电力公司经济技术研究院技术职称高级工程师完成单位国网四川省电力公司经济技术研究院对本项目技术性创造贡献：作为项目负责人，制定项目总体方案，统筹项目管理，组织主要项目成员的分析研究；提出创新点架构。建立了计及多类型水电调节能力量化分析的水风光送端系统容量配比与优化布局模型。姓名叶希排名2行政职务无工作单位国网四川省电力公司经济技术研究院技术职称高级工程师完成单位国网四川省电力公司经济技术研究院对本项目技术性创造贡献：主要主持完成创新点1中建立大规模新能源并网后电网暂态稳定和小扰动稳定分析模型，辨识了小干扰稳定影响下电网中潜在的薄弱环节，通过不同运行方式下联络线功率振荡模式的影响研究。以及对应论文和专利的编写。姓名叶圣永排名3行政职务无工作单位国网四川省电力公司经济技术研究院技术职称正高级工程师完成单位国网四川省电力公司经济技术研究院对本项目技术性创造贡献：主要主持完成创新点2中根据四川电网新能源运行历史数据分析，首次提出一种基于离散时变概率分布的新能源出力不确定性建模方法。以及对应论文和专利的编写。姓名唐权排名4行政职务规划评审中心副主任工作单位国网四川省电力公司经济技术研究院技术职称正高级工程师完成单位国网四川省电力公司经济技术研究院对本项目技术性创造贡献：主要主持完成创新点3中提出一种水风光打捆外送系统容量配比与优化布局优化模型，可给出区域新能源送端系统中风电、光伏和水电的优化布局方案。以及对应论文和专利的编写。姓名王利平排名5行政职务电力调度控制中心继电保护处副处长工作单位国网四川省电力公司技术职称教授级高级工程师完成单位国网四川省电力公司对本项目技术性创造贡献：主要主持完成创新点3中计及多类型水电调节能力量化分析的水风光送端系统容量配比与优化布局模型，应用于四川电网“十三五”规划，优化了区域新能源送端系统中风电、光伏和水电的布局方案。以及创新点2中提出基于FrankCopula函数的风电场非对称等效概率功率曲线建模方法和对应论文和专利的编写。姓名戴朝华排名6行政职务无工作单位西南交通大学技术职称副教授完成单位西南交通大学对本项目技术性创造贡献：主要主持完成创新点2中提出一种基于离散时变概率分布的新能源出力特性分析及不确定性时变概率分布建模方法，描述新能源出力概率特征；并基于四川电网新能源运行历史数据开展了应用分析。以及对应论文和专利的编写。姓名戴松灵排名7行政职务副主任工作单位国网四川省电力公司技术职称高级工程师完成单位国网四川省电力公司对本项目技术性创造贡献：主要主持完成创新点4中新能源电力系统保护配置原则研究，制定适应新能源接入的四川电网继电保护方案，提出面向新能源接入的未来四川电网主干网与配电网保护技术规范。以及对应论文和专利的编写。姓名欧阳金鑫排名8行政职务无工作单位重庆大学技术职称副教授完成单位重庆大学对本项目技术性创造贡献：主要主持完成创新点4中新能源电源的故障计算等值建模；主持完成了新能源接入对四川主干网和典型配电网继电保护影响的研究以及对应论文和专利的编写。主要完成单位及创新推广贡献：单位名称国网四川省电力公司经济技术研究院排名1对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：在本项目中负责项目可行性研究、项目进度计划安排、总体技术路线设计，详细方案研究及关键技术问题的研究解决。分析了新能源对四川电网继电保护的影响，制订了相应的保护应对策略，提出面向新能源接入的未来四川电网主干网与配电网保护技术规范新以及能源接入后的网架优化，并组织试点应用。单位名称国网四川省电力公司排名2对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：及多类型水电调节能力量化分析的水风光送端系统容量配比与优化布局模型，应用于四川电网“十三五”规划。制定适应新能源接入的四川电网继电保护方案，提出面向新能源接入的未来四川电网主干网与配电网保护技术规范。单位名称西南交通大学排名3对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：提出一种基于离散时变概率分布的新能源出力特性分析及不确定性时变概率分布建模方法，描述新能源出力概率特征。单位名称重庆大学排名4对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：明确四川电网大规模新能源并网网架优化及保护对策研究建立了四川电网新能源接入系统后的故障分析计算方法，明确新能源接入对四川主干电网继电保护的影响，提出相应的技术对策，明确新能源接入对四川典型配电网继电保护的影响及对策，提出面向新能源接入的未来四川电网主干网与配电网保护技术规范。完成人合作关系说明（表格）：序号合作方式合作者合作时间合作成果证明材料备注1统筹安排曾鉴2014-1-1至2016-12-1保证项目顺利进行，取得预期研究成果专利5《一种考虑风电预测不确定性的风电场动态等值方法》第1完成人2参与叶希2015-7-1至2016-12-1建立了大规模新能源并网后电网暂态稳定和小扰动稳定分析模型，辨识了小干扰稳定影响下电网中潜在的薄弱环节，通过不同运行方式下联络线功率振荡模式的影响研究论文《Identificationandcorrectionofoutliersinwindfarmtimeseriespowerdata》第1作者论文《基于