随着新能源的迅速发展和并网比例的不断提高，国家电网有限公司持续开展相关技术创新，提升电网高比例接入新能源时的安全稳定运行水平。日前，国网青海省电力公司新能源电力系统协同自律调控关键技术及应用项目获得2018年青海省科学技术进步一等奖。这是我国新能源电力系统调控理论和关键技术研究取得的又一重大突破，也是公司推动清洁能源可持续发展和能源转型的有益实践。

能源大视野

“经测试，被测逆变器响应时间和控制精度符合测试标准，可以进行其他单元程序升级。”3月15日，青海省光伏发电并网技术重点实验室试验人员杨立滨在协合德令哈光伏电站对逆变器和功率控制系统升级改造，改造后电站主动支撑能力提升，将显著提升该站运行效率和经济效益。这是国网青海省电力公司新能源电力系统协同自律调控关键技术及应用项目研究的一项成果。

依托富集的风光水资源优势，近年来，青海新能源迅猛发展。截至2018年年底，青海并网新能源装机达到1228.9万千瓦，占全省电网总装机的43.9%，新能源年发电量达到168.57亿千瓦时。随着风力、光伏发电大规模集中并网，新能源电源在电力系统中的占比持续增加，给电源侧发电控制和电网侧调度控制带来压力和挑战。

为攻克清洁能源高比例电网的高效智能调控技术难题，2010年以来，国网青海电力联合清华大学、青海大学、国家电投集团、黄河水电、北京科东开展新能源电力系统协同自律调控关键技术及应用项目研究。经过8年研究应用推广，近日，该项目获得2018年青海省科学技术进步一等奖，项目成果经鉴定整体达到国际领先水平。

主动支撑 实现网源友好互动

新能源具有随机性、波动性强的特性，如何让电源侧出力更稳定、调度控制更具前瞻性、源网协同互动更具互动性，成为实现新能源发电高比例消纳亟待解决的问题，也是国内外清洁能源研究领域面对的共同难题。“挑战在于通过进一步优化控制策略，让电源侧出力更稳定、协调性更强，具备广域控制和主动支撑的能力。这样的研究几乎没有可借鉴的经验，我们当时只能‘摸着石头过河’。”青海电科院副院长张海宁介绍。

2011年起，国网青海电力研究团队针对光伏电站监控系统及发电设备自动化监控功能，实施场站软硬件设备全面改造，建成了技术领先的光伏发电控制系统，实现了电站在线监控，在全省集中式并网光伏电站100%覆盖。

为进一步提升新能源电站快速响应能力，2013年，国网青海电力牵头申报了“风、光、水、气多种能源发电联合运行控制关键技术及示范”国家科技支撑及多个省部级科技项目，组建了“产学研用”一体化科技攻关团队，改造升级光伏发电控制系统，建成光伏电站有功及无功功率控制系统。

2016年，在原有系统基础上，针对风电和光伏电站主动支撑能力不足问题，攻关团队进一步应用虚拟同步技术，建立系统控制策略和技术模型，采用光伏+储能模式组成虚拟同步单元，用于平抑光伏出力波动。

“为了验证控制策略和模型，我们在格尔木50兆瓦光伏电站增加了18兆瓦时储能环节，经测试，虚拟同步技术的引入使光伏和风机具备了类似水电的稳定支撑能力。”青海清洁能源发展研究院副主任李春来介绍。

应用虚拟同步技术对光伏电站实施改造后，电站功率响应等核心指标达到国内先进水平。据中广核太阳能共和有限公司技术经理杨振武介绍，改造后平均每年光伏发电量提升3%以上，相当于多产生100多万元的经济效益。

优化调控 最大化消纳新能源

“十三五”以来，青海光伏发电以平均每年160万千瓦的速度有序增长。大规模风光发电机组并网对传统调度控制系统智能调度和灵活控制带来的挑战日益凸显，电网对风光新能源电量的消纳接纳能力受限。

“要提高电网新能源消纳能力，核心就是采用更智能的决策方法和调控技术，减少新能源发电的不确定性因素，达到发电企业和电网企业利益最优，实现清洁能源最大化消纳。”青海电科院电网技术中心主任宋锐介绍。

2014年，国网青海电力成立青海省光伏发电并网技术重点实验室，全面主攻并网技术存在的瓶颈。期间，科研团队反复召开专题会研究论证，强化与电力调度控制中心纵向协同，对青海100余座新能源电站开展并网测试和数据调研，查阅近500万字的国内外文献资料，为下一步应用奠定了理论和技术基础。

2016年，项目团队首次将博弈理论应用到电力工程领域，将“人-人合作竞争格局”转化为“人-自然合作竞争格局”，将清洁能源消纳难题转化为传统数学规划求解，通过Nash均衡原理保证了发电企业、电网企业等参与方效益最优，为智能调控提供了决策参考的理论依据，并创立基于工程博弈论的电力系统优化决策方法体系。

与此同时，在调控技术层面，研究团队引入以鲁棒优化调度模型为基础的决策方法，提升了新能源输送通道的最大消纳量。优化机组组合、实时调度策略，以5分钟为周期在线修正机组出力方案，预测精度不断提高，不确定性逐渐降低，弃风弃光显著减少，同时保证了电网消纳安全性，合理平衡了经济性和环保性。

研究突破促进了技术应用，2016年科研团队建成了光伏发电鲁棒调度与柔性控制一体化调控平台，同步推动具有自主知识产权的系列新能源发电核心技术装备和产品制造。平台投入运行后，电源侧执行响应速度从5秒提高至2秒，同时增强了电网适应性和抗干扰能力，实现了青海大规模新能源最大化消纳，支撑了源网协同友好互动运行。

产业化应用 各方面效益显著

2018年6月20日至28日，青海实现连续9天216小时全部使用清洁能源供电。期间，新能源电力系统协同自律调控技术作为关键技术之一得到了有效验证。该技术通过快速判断电网运行状态并给出优化调度方案，有力确保了“绿电9日”期间水、风、光多能互补和源网荷互动。

经过多年创新研究，目前，项目获得发明专利25项，已授权15项，授权软件著作权7项；编制地方标准1项、企业标准1项；发表论文64篇，其中SCI期刊收录27篇；出版学术专著2部。相关成果获“中国百篇最具影响优秀国内学术论文”奖励，多位项目完成人入选“青海省高端创新人才千人计划杰出人才”“青海省高端创新人才千人计划拔尖人才”“青海省自然科学与工程技术学科带头人”等名单。

同时，项目成果已转化为产品进入产业化推广，在青海省150余座新能源电站得到广泛应用。这些电站装机容量超过540万千瓦，近三年消纳新能源发电约300亿千瓦时，新增产值约3.5亿元。此外，项目成果还在宁夏、新疆、山西等多个省区推广应用。近年来，青海地区光伏消纳率不断提升，持续保持国内领先，取得了良好的社会、经济和环境效益，推动了青海地区清洁能源的高效消纳和生态保护。

未来，为支撑青海清洁能源示范省建设深入推进，以风光水热储为主的清洁能源电源格局将逐步形成。针对多场景、多主体的产业利益诉求，国网青海电力将落实公司“三型两网、世界一流”战略目标，持续深化项目研究，进一步推动成果在更大范围推广应用，提升电网资源优化配置能力和多能源互补协调运行水平，将单一的“源随荷动”模式转化为源网荷储协同互动模式，为推动国家清洁能源示范省建设开展有益实践，提供坚强支撑。