风光水火多能源联合节能运行关键技术及应用公示材料v4-发布（以此为准）

2019年国家科学技术奖提名项目公示内容（科技进步奖）项目名称:风/光/水/火多能源联合节能运行关键技术及应用提名者:一、提名意见提名意见：我单位认真审阅了该项目提名书及附件材料，确认全部材料真实有效，符合国家科学技术奖的填写要求。随着贵州和青海等地区新能源迅猛发展，多种能源综合利用潜力巨大。然而由于风、光和小水电从高原山区电网末端多层次接入，发电特性受气候、地理、覆冰影响，呈现更为复杂的随机性，加之网架薄弱和调控能力不足，导致能源综合利用受限、电压质量恶化、安全风险攀升。以高约束保安全，导致安全与经济矛盾突出，严重制约了新能源的进一步发展。本项目在国家科技支撑计划项目支持下，围绕多能源发电联合运行控制关键技术开展研究和示范。取得的创性成果包括：1攻克了特殊地理气候条件下风电和小水电群短期功率预测技术难题，研制了国内首个基于在线实测煤耗鲁棒节能两阶段优化的多能源联合调度系统平台，实现了新能源消纳最大化和系统耗煤量的最小化；2创新了多能源联合的省-地-站/群多级联动有功无功快速调节技术以及安稳控制技术，破解了安全对新能源发电的限制，释放了消纳空间；3提出了计及风险与调控能力的多能源多层次接入优化规划方法，解决了不确定影响量化和风险评估方法难以实用化的技术难题，有效提高了接纳的经济性，为优化运行提供支撑。项目获授权专利49项，其中发明31项；编制国标1项、行标2项；出版专著4部，发表论文102篇。项目成果应用后，增发小水电21.5亿千瓦时，青海省光伏发电利用率提高4%以上，获得经济效益逾14亿元。项目成果在宁夏、吉林等十多个省份推广应用。提名该项目为国家科学技术进步奖二等奖。二、项目简介（限1页）发展新能源已成为我国乃至世界应对能源危机和环境问题的重要途径。随着新能源占比的逐步提高，其发电的不确定性导致电网安全风险和电能质量问题突出。由于调控能力不足，电力系统一方面通过限制新能源发电，以保证安全；另一方面通过加大电网投入，以损失经济性保证安全。同时，我国火电占比高，大力发展新能源的同时，需尽可能降低煤耗，才能从根本上应对能源和环境的双重危机。贵州是我国煤电大省，多能源发展迅速。然而大量风、光、小水电从山区分散接入电网，并受气候、地理、覆冰等影响，发电特性呈现更为复杂的随机性，加之网架结构薄弱、山区经济发展落后，新能源消纳的经济性和安全性的矛盾更为突出；青海等地区大规模光伏电站从远离负荷中心区域集中接入，发电的波动性对馈入地区电压和潮流影响巨大，安全性问题更加突出。在国家科技支撑计划项目的资助下，通过多年技术攻关，在协调调度、联合控制、接入规划等领域取得了重大技术创新成果，研制了相关控制平台和装置，并成功应用、效果显著，破除了对新能源发电的多种限制，提升了系统的运行控制水平，提高新能源消纳能力并实现整体系统经济性的最优化。创新成果包括：1.攻克了特殊地理气候条件下风电和小水电群短期功率预测的技术难题，提出了节能鲁棒两阶段优化的多能源协调调度方法，研制了国内首个基于在线煤耗监测风光水火多能源联合优化调度系统平台，实现了新能源消纳最大化和系统耗煤量的最小化。2.提出了基于数据驱动的暂态稳定预判和紧急控制方法，研发了保证多级联络线安全省-地-小水电群/大型光伏基地多能源联合有功快速控制系统，破解了安全对新能源消纳的限制。构建了基于在线电压安全域的多级自律协同敏捷电压控制系统，解决了馈入区域无功电压控制难题。3.提出了考虑风险和调控能力的多种能源多层次接入的优化规划方法，建立了量化表征新能源不确定性影响的规划方案综合评价指标体系，研发了多能源并网规划辅助分析与决策系统，解决了新能源电力系统概率风险评估方法难以实用化的技术难题，有效提高了新能源接纳的经济性。项目获授权专利49项，其中发明31项；编制国标1项、行标2项；发表专著4部，发表论文102篇。项目成果应用后，风电场和小水电群功率预测精度达95.58%、90.93%以上，接入区域电压合格达95%以上。增发小水电21.5亿千瓦时，青海省光伏发电利用率提高4%以上，获得经济效益逾14亿元。项目成果在宁夏、吉林等十多个省份推广应用。项目成果为黔青地区多种能源的安全经济消纳提供坚强支撑。1.鉴定验收2018年3月31日，由李立浧院士为主任委员的专家组对“规模化小水电群与风光气发电联合运行控制关键技术研究及示范”进行成果鉴定，一致认为：项目取得多项创新性成果，整体达到国际先进水平，其中虚拟小水电群和虚拟测风塔技术达到国际领先水平。2018年6月7日，青海省科学技术厅组织有关专家对“含大型光伏电站的多种能源发电联合运行控制关键技术”进行成果评价，一致认为：成果总体达到国际先进水平，其中含大型光伏电站的省地场多级敏捷协调电压控制技术达到国际领先水平。2014年9月23日，中国南方电网有限责任公司在贵阳主持召开了“贵州火力发电节能关键技术研究与应用”科技成果鉴定会。岑可法院士为主任的专家委员会评价：整体达到国际先进水平。2、技术测试（1）中国软件测评中心对项目开发的“风光水气发电联合优化调度系统”、“小水电集群功率预测系统”、“多种间歇性能源并网综合评价系统”进行了技术鉴定测试，测试表明三个软件的功能性、易用性、可靠性、性能效率等各方面均符合系统需求说明书中的相关质量特性要求。在测试过程中，系统运行稳定，通过了中国软件测评中心的软件产品技术鉴定测试。（2）国家应用软件产品质量监督检验中心对项目开发的“含大型光伏电站的青海电网自动无功电压控制（AVC）主、子站系统”从功能性和效率两方面进行了测试，测试表明均符合技术要求。（3）国网电力科学研究院实验验证中心对项目开发的多种能源联合运行控制系统（含毕节子站）、六盘水子站、基于广域响应的暂态稳定在线预判与优化紧急控制系统进行了测试，测试结果表明该系统符合测试依据要求。（4）许昌开普检测有限公司对项目开发的“风光水气发电稳控示范系统”进行了测试，测试结果表明该系统符合测试依据要求。3、外部评价（1）2017年11月1日，中华人民共和国科学技术部报道：国家科技支撑计划项目《风光水气多种能源发电联合运行控制关键技术研究及示范》实现了省级电网与地区电网多个层面上能源互补的优化运行，为清洁能源并网和能源安全高效综合利用提供了技术支撑。4、项目应用评价意见本项目研发的“多种间歇性能源并网综合评价系统”、“风光水气联合优化调度系统”、“区域电压无功控制系统”、“SSP-500”安全稳定控制装置等多项成果，多家单位在投入应用后，给出了评价，其中代表性意见主要有：（1）贵州电网公司和吉林省电力公司表示“多种间歇性能源并网综合评价系统”在运行期间性能稳定、计算结果可靠，优选的方案取得了良好的经济效益，并提升了对新能源的接纳能力，有效提高了规划方案的综合性能，为规划人员提供了灵活有效的工具平台；（2）青海电力公司表示“风光水气联合优化调度系统”、“区域电压无功控制系统”应用后，提升了区域调度控制灵活性，增强了电网稳定性，促进了风光消纳。（3）南瑞集团表示本项目研发的“SSP-500”安全稳定控制装置已实现商业化运营，在保证电网运行安全稳定运行的基础上提升了新能源消纳水平。5、科技人才和创新团队培育：文贤馗入选“千”层次创新性人才。6、国内外同行在重要学术刊物、学术专著、重要国际学术会议上公开发表的学术性评价意见等本项目产生的核心创新研究成果，发表国内外科技论文102篇，期刊影响因子最高达5.255。其中研究成果“考虑大规模风电并网的电力系统随机潮流”被引用高达128次；对于本项目提出的“考虑运行策略及可靠性收益的主动配电系统储能优化配置”，英国曼彻斯特大学的JiashenTeh博士等人对该成果对主动配电网进行了合理的成本效益分析，有利于确定最佳储能选址和系统净利润。西班牙IMDEA能源研究所首席研究员MilanProdanovic等人对该成果的优越性做了评价。

四、推广应用情况1．应用情况（限2页）项目以贵州电网和青海电网为示范应用实施对象。在贵州电网2015年1月至今，项目成果成功应用在省调、六盘水/毕节地调和厂站端，采集1300余座小水电、风电和光伏发电信息，风电场/小水电群功率预测精度分别在95.58%、90.93%以上；在六盘水地区选取5个小水电站，即泥猪河水电站、响水电站2期、金狮子电站、阿珠电站和出水洞电站，构建“虚拟小水电群”并增加系统287MW的调节能力；220kV赫章变、110kV可乐变和大韭菜坪风电场组成的无功协调控制示范点的电压合格率从不足80%提高到95%以上；暂态稳定在线预判及紧急控制系统示范站点包括220kV黄家山变、220kV台沙变、220kV双龙变、220kV六枝变、110kV柏果变、220kV盘县电厂、220kV善泥坡水电站、220kV毛家河水电站、响水二期水电站及四格风电场，首次实现了不基于模型的电力系统暂态稳定快速判别，为电网提供安全保障。通过示范工程的实施，实现了级电网与地区电网多个层面上多种能源的经济优化互补运行，提高了风/光/水等多种能源综合利用效率，项目实施后增发小水电电量21.5亿千瓦时，项目研究成果具有显著的社会经济效益。在青海电网，通过课题实施，项目研发的考虑风光最大接纳能力和运行风险的风光水气联合优化调度系统、区域自动无功电压控制系统、光伏电站快速有功功率和无功功率控制系统、风光水气发电稳控系统已经在青海电网实现推广应用，实现了全网无功电压的安全稳定控制和风/光/水/气调度的有功闭环控制，为规模化光伏发电的发展和与提供了重要的技术支撑。2015年-2017年，青海电网光伏装机5504、6999、7964MW（占比26.7%、30.2%、31.1%），风电装机536.5、765.5、1920MW（占比2.6%、3.3%、7.5%），三年光伏平均利用小时1637小时、1482小时、1515小时，风电全额消纳，对比成果应用前2012年利用小时数1420小时，及全年光资源情况，在新能源装机占比远高于全国平均水平下，青海光伏和风电发电利用小时数远高于全国平均水平。2应用规模和效果成果已整体应用于和青海省的省调、地调和场站，且部分成果推广应用于宁夏、吉林等十余个省份。主要应用情况见下表：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贵州电网有限责任公司电力调度控制中心整体技术应用贵州全网省调、地调、小水电站、光伏电站、风电场、火电、水电2015年1月1日至今马覃峰139841672232贵州电网有限责任公司毕节供电局创新点2毕节地调下2个变电站和1个风电场2015年1月1日至今时永肖139845715233贵州电网有限责任公司六盘水供电局创新点1、2六盘水地调下5个变电站，1个火电厂，1个风电场，7个水电站2015年1月1日至今宋希静139853823384贵州电网有限责任公司电力科学研究院创新点3毕节地调十三五规划2015年1月1日至今文贤馗139854102245国网青海省电力公司整体技术应用青海省调、地调、场站2015年1月苟晓侃139972319396国网宁夏电力有限公司创新点1宁夏省调2016年2月肖清明137095980057南瑞集团有限公司创新点2甘肃、宁夏、新疆、江苏、湖南、河南等十余个省份2015年1月颜云松134518717178北京清大高科系统控制有限公司创新点2陕西、山东等省调，青海海东、海西、海南、黄化等地调2015年1月常震150022300629华北电力大学创新点3吉林省“十三五”规划和风电并网规划中应用2015年1月至今刘文/p>

五、主要知识产权和标准规范等目录（不超过10件）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）有效状态发明专利基于高原山区风电机组的风电场虚拟测风塔系统及方法中国ZL201610963666.62018-06-222968359贵州电网有限责任公司电力科学研究院文贤馗、范强、肖永、林呈辉、徐梅梅、顾威、徐玉韬、龙秋风有效发明专利一种小水电集群的地区电网风光水气发电互补控制方法中国ZL201510291179.52017-11-282714438贵州电网有限责任公司电力科学研究院文贤馗;张建侠;肖永;林呈辉;徐梅梅;徐玉韬;范强;顾威;龙秋风有效发明专利一种区域电网风电多点接入最佳接纳能力的计算方法中国ZL201310651758.72015-12-301881199华北电力大学刘文霞;李盈枝;徐晓波;张玉莹;周樨有效发明专利一种计及多种能源接入的分散协调AGC控制方法中国ZL201410589174.62017-01-042331985武汉大学;贵州电网公司电力调度控制中心邓长虹;颜海俊;张达;赵维兴;黄文伟;汪明清;覃海;姬源;康鹏有效发明专利一种多光伏区域电网电压稳定性裕度预测方法中国ZL201510721766.32017-11-102694916国家电网公司;国网青海省电力公司;国网青海省电力公司电力科学研究院;沈阳工业大学李春来;滕云;张海宁;卢芸;杨立滨;杨军有效发明专利一种适用于多种能源接入的鲁棒优化日前调度方法中国ZL201410616739.52017-07-112549525武汉大学;贵州电网公司电力调度控制中心邓长虹;吴之奎;徐秋实;夏沛;赵维兴;黄文伟;汪明清;康鹏;林成;唐建兴;王向东有效发明专利计及调压策略的小水电接入容量的优化方法中国ZL201410337834.12016-02-241963820华北电力大学;贵州电网公司刘文霞;肖永;徐慧婷;文贤馗;周樨;陈建国;赵维兴;黄文伟;颜霞有效发明专利光伏发电多级汇集电网区域模型的自动生成方法中国ZL201510514947.92017-06-162520293国家电网公司;国网青海省电力公司;国网青海省电力公司电力科学研究院;北京清大高科系统控制有限公司;李春来;汤磊;张节潭;王鹏;杨立滨;王磊;徐有蕊;张桂红;杨军;李正曦有效发明专利计及覆冰损失的风电场时序输出功率计算方法中国ZL201410336900.32017-07-072545946华北电力大学;贵州电网公司刘文霞;肖永;陈启;林呈辉;赵天阳;徐梅梅;顾威;唐建兴;汪明清有效发明专利一种水电机组一体化控制装置中国ZL201410001266.82017-01-042328390贵州电网公司;北京四方继保自动化股份有限公司肖永;陈晓谨;陈建国;武晋辉;焦邵华;王江淮有效承诺：上述知识产权和标准规范等用于提名国家技术发明奖的情况，已征得未列入项目主要完成人的权利人（发明专利指发明人）的同意。

六、主要完成人情况表排名姓名工作单位完成单位职务职称对本项目贡献1文贤馗贵州电网有限责任公司贵州电网有限责任公司副总工程师教授级高级工程师项目负责人，主持项目并负责创新点1-3的技术攻关，组织开展研究、技术方案设计、示范工程实施等工作，合作提出了基于虚拟测风塔的高原山区风电功率预测方法、小水电集群的地区电网风光水气发电互补控制方法，提出并设计了基于在线煤耗监测风光水火多能源联合优化调度系统平台架构。2李春来国网青海省电力公司国网青海省电力公司副主任高级工程师作为该项目含大型光伏电站联合运行控制关键技术研发的技术骨干，主要对创新点2做出了重要贡献。提出了无功补偿器协调配合无功控制策略，提出了离线建模、在线辨识的光伏电站模型参数辨识方法。3刘文霞华北电力大学华北电力大学输配电研究所所长教授组织科研团队合作开展创新点1和3的研究、系统研发和工程示范工作，主要贡献包括以下几个方面：完成了小水电的功率预测与覆冰情况下的风电场输出功率建模，研发了小水电集群功率预测系统，并协助示范单位完成了理论成果的应用。4刘强贵州电网有限责任公司贵州电网有限责任公司副总经理高级工程师作为项目核心工作成员，合作提出了项目创新点1-3的主要技术研发路线，制定了研究内容和技术方案，与第一完成人共同提出并设计了多种能源联合运行控制系统及子系统技术架构，并组织验收总结示范系统应用效果。5陈晓谨贵州电网有限责任公司贵州电网有限责任公司总工程师高级工程师作为创新点1的多能源联合运行优化调度关键技术的技术骨干人员，合作开展多能源联合运行优化调度关键技术研究，提出优化调度技术路线及实施方案；合作建设优化调度主站控制系统及毕节子站；合作提出并研发了水电机组一体化控制装置的架构及应用。6邓长虹武汉大学武汉大学无教授主要负责创新点1和2，合作提出了一种适应风/光/水/气多种能源的省级电网多时间尺度多级协调优化调度方法及一种含虚拟小水电的省级电网分散协调AGC控制方法。在有功方面基于虚拟小水电群控制模式，按灵敏度-有功波动分配因子优先级指标分配；在无功方面提出了多能源系统多级协调控制模式。7付超南方电网科学研究院有限责任公司南方电网科学研究院有限责任公司无高级工程师项目研究骨干，主要负责创新2的多能源接入系统的暂态稳定预判与紧急控制关键技术理论研究，合作提出了基于电压轨迹-时间积分暂态稳定判据，负责暂态稳定判别原型系统的设计、开发及调试，完成了示范工程设计方案和技术规范。8肖永贵州电网有限责任公司贵州电网有限责任公司无教授级高级工程师作为创新点1的多能源联合运行优化调度关键技术的技术骨干人员，合作开展多能源联合运行优化调度关键技术研究，提出优化调度技术路线及实施方案；合作建设优化调度主站控制系统及毕节子站；合作提出并研发了水电机组一体化控制装置的架构及应用。9黄越辉中国电力科学研究院中国电力科学研究院室主任教授级高级工程师主要对创新点1做出了突出贡献，负责风光水气联合优化调度方法研究，负责风光水气联合优化调度系统开发及推广应用。负责编制GB/T33599-2017《光伏发电站并网运行控制规范》、NB/T32025-2015《光伏发电站调度技术规范》标准2项。10徐梅梅贵州电网有限责任公司贵州电网有限责任公司无高级工程师作为创新点2的多种能源安全稳定紧急控制系统的技术骨干，组织开展相关关键技术研究工作，经设备安装调试、验收、联合调试试验、第三方测试、系统启动试运行以及项目验收工作等，实现了系统在贵州六盘水电网的示范应用。七、主要完成单位及创新推广贡献排序单位名称创新推广贡献1贵州电网有限责任公司贵州电网有限责任公司作为本项目第一完成单位，联合国网青海省电力公司、南网科学研究院有限责任公司、华北电力大学、武汉大学、中国电力科学研究院有限公司、北京四方继保自动化股份有限公司，多方共同合作完成整个项目研究及示范工程的落点建设工作，主要负责本成果创新点1、2、3的理论研究、系统设计、装置研发、检测试验、现场安装调试及示范应用等诸多环节，本单位负责组织协调，重点对项目开题、项目委托、进度跟踪、中期检查、项目验收等环节进行有效管控，及时解决项目推进过程中遇到的问题，确保项目顺利开展和多能源联合运行控制技术的应用及推广工作。通过示范工程的实施，实现了级电网与地区电网多个层面上多种能源的经济优化互补运行，提高了风/光/水等多种能源综合利用效率，项目研究成果具有显著的社会经济效益。2国网青海省电力公司对创新点1-2做出了重要贡献。全面组织、管理和监督项目实施，长期为该项目配备了大量优秀的科研和运行人员，提供了强大的试验设备、测试条件、工作场地，以及充足的科研资金，使得本项目研究与应用得以顺利完成。在该项目上形成了一批发明专利和科技论文等科技创新成果。项目实现了含大型光伏电站的风光水气清洁能源的联合控制，在省级示范区域内实现了示范，为区域内风光水气联合发展提供了示范依据。紧密结合国家新能源发展战略，具备很好的推广空间。3南方电网科学研究院有限责任公司南方电网科学研究院有限责任公司作为本项目的参与单位，主要负责研究创新点2的多种能源接入的暂态稳定判别算法，提出基于电压轨迹-时间积分的暂态稳定新判据，完成暂态稳定判别原型系统的试制，并进行了RTDS测试验证；根据研究和测试结果，提出示范工程设计方案和相关技术规范。4华北电力大学本单位接受了国家科技部和电力企业的委托，组织科研力量、提供科研场所和实验设备，积极开展科研创新工作，同时对各项目实施完备的管理，保证了项目的顺利完成。主要完成了小水电的功率预测与覆冰情况下的风电场输出功率建模，研发了小水电集群功率预测系统，并协助示范单位完成了理论成果的应用。完成了多种能源并网规划的所有理论研究、软件研发和相关示范工程的应用研究工作。5武汉大学本单位主要成果在创新点2中，提出了电站快速调节和多种能源分散接入系统的优化调度运行及控制技术。创新点2中，提出了一种适应风/光/水/气多种能源的省级电网多时间尺度多级协调优化调度方法及一种含虚拟小水电的省级电网分散协调AGC控制方法。在创新点3，分别在电站有功快速调节和无功快速调节两方面进行了创新，在有功方面提出了基于虚拟小水电群控制模式，提出了灵敏度-有功波动分配因子优先级指标；在无功方面，提出了多能源系统两级协调控制模式，并在贵州电网示范应用。6中国电力科学研究院有限公司对创新点1作出贡献。负责项目中风电和光伏发电理论发电能力评估、风光最大接纳能力的优化调度模型、风光水气联合优化调度评价技术以及风光水气发电联合优化调度系统研发及应用的相关工作，研发的联合优化调度系统在项目示范单位实现示范应用。系统自上线运行以来，调度运行人员每日依托风光水气联合优化调度系统、优化运行方式、挖掘电网新能源消纳能力，实现了青海电网新能源全额消纳。此外，系统实现了青海电网日前和日内的多种能源发电联合调度，协调了青海电网新能源与常规能源运行，为新能源优先调度运行提供了重要技术支撑。7北京四方继保自动化股份有限公司北京四方继保自动化股份有限公司作为项目参与单位，主要负责创新点2的电站快速控制关键技术集成与应用示范的相关工作，承担水电站厂站端功率快