提升跨区清洁能源消纳能力的交直流协调控制技术及示范应用 一、推荐等级
湖北省科技进步一等奖
二、项目简介
随着大容量、远距离特高压交直流输电工程投运，我国形成了规模庞大、结构复杂、运行方式多变的跨区交直流混联电网，电网安全运行与稳定控制难度加大，现有预案式稳定控制模式难以平衡安全稳定和运行效率间的矛盾，一定程度上限制了西南水电、西北风电等清洁能源外送能力。特高压互联电网交直流耦合关系复杂，特别是特高压直流通道输电容量大，与交流电网耦合关系更强，电网安全稳定问题突出，导致电网切机、切负荷等安控措施量大，迫切需要研究适应于电网发展需求的交流系统与直流系统间安全稳定控制措施配合技术。 项目自2010年起，历时五年，研究并应用了提升跨区清洁能源消纳能力的交直流协调控制系统。主要创新点如下：
（1）论证了多回直流协调控制提高系统稳定性的基本原理，提出了基于电网一次/二次设备的电气与非电气量等多源实测信息的控制敏感点挖掘技术和系统级交直流紧急协调控制量化方法，解决了因控制措施量
大而衍生的系统二次失稳问题，为控制设备研制和系统开发奠定了理论基础。
( 2）提出了跨区交流电网弱阻尼振荡多回直流协调控制算法，攻克了联络线功率波动全过程控制算法和工程控制器设计难题，研制了多直流协调集总控制器样机，能有效抑制交流电网联络线功率冲击，提高了湖北电网清洁能源受电交流通道系统阻尼。 （3）提出了基于最大上升斜率的联络线头摆峰值预测方法，攻克了特高压联络线功率头摆峰值控制难题，研制了头摆峰值控制器样机，提高同步电网稳定裕度16%以上
（4）提出了适应多目标单点控制的基于直流极控与安控装置模拟量通信的多输入多输出精
细化协调控制方法，解决了单回直流极控系统接收多个控制指令协调配合及控制可靠性的问题，克服了传统安控分档调制直流控制效率低的缺点，研制了接口设备和协调控制装置，充分发挥了直流功率控制对传统切机切负荷措施的替代作用，多消纳西北风电150万千瓦以上。
（5）设计了具备紧急控制、头摆冲击控制和阻尼调制等多功能集总协调控制器和能够同时协调9回直流的以本地就地控制为主、集中协调控制为主的跨区交直流协调控制系统方案，建设了示范工程，实现了传统预想场景式单一控制向多输入、多输出、多目标特征响应控制模式的转变，解决了多个对象协调难的问题，提高了湖北跨省跨区域清洁能源消纳能力19%以上。
本项目共获得授权发明专利13项，发表SCI、EI、核心期刊等论文共31篇，项目在系统级交直流紧急协调控制量化方法、联络线功率波动全过程控制算法和工程控制器设计、基于最大上升斜率的联络线头摆峰值预测方法和控制器样机研制方面居国际领先水平。通过本项目示范工程的应用，天中直流送河南能力提高200万千瓦以上，保障了丰水期四川三大特高压直流满送华东，特高压长南线南送输电能力最少提高18%以上，有效提高电网安全稳定运行裕度16%以上，极大提高了华中及湖北电网消纳新疆风电、四川水电清洁能源消纳能力。
三、代表性论文专著目录/主要知识产权证明目录
授权---一种跨大区电网交流联络线头摆功率冲击的抑制方法
授权---一种跨大区电网联络线低频振荡的直流功率调制抑制方法
授权---一种采用校正逻辑控制输出的直流功率调制方法
授权---一种跨区交直流联网安全稳定协调控制措施实时量化方法
授权---一种快速求取联络线暂态稳定极限传输功率的计算方法
授权---直流再启动方案与弱受端系统低周减载协调配合分析方法
授权---以直流延时闭锁解决受端电网电压失稳的方法和系统
授权----优化直流弱受端电网SVC动态无功补偿配置措施的方法
授权----新能源发电与高压直流输电直联系统的孤岛运行方法
授权---一种降低电力系统停电事故期望值的控制方法
授权---一种基于直流外特性拟合的大电网仿真分析方法
授权---直流频率调制与低压减载配合解决电压稳定的方法和系统
论文——Enhancement of the Quality and Robustness in Synchronization of Nonlinear Lur'e Dynamical Networks-Mathematical Problems in Engineering，Hindawi Publishing CorporationMathematical Problems in EngineeringVolume 2012，SCI检索。
论文——Wide-Area Robust Decentralized Coordinated Control of HVDC Power System Based on Polytopic System Theory，Hindawi Publishing CorporationMathematical Problems in EngineeringVolume 2015，SCI检索。
论文——Multiagent system-based wide-area protection and control scheme against cascading events，IEEE Transactions on Power Delivery, 30(4)，SCI检索。
论文——Applying high-voltage direct current emergency control to suppress the peak value of ultra-high-voltage tie-line power oscillation，IET Gener. Transm. Distrib., 2015, Vol. 9, Iss. 16，SCI检索。
论文——一种采用直流紧急控制的特高压联络线功率摇摆峰值抑制策略，中国电机工程学报，2015年35卷第10 期，EI检索。
论文——功率重复冲击下两区域交流联络线功率波动机制及幅值计算，中国电机工程学报，2015年35卷第30期，EI检索。
论文——直流换向失败冲击下的两区域交流联络线功率波动峰值计算，中国电机工程学报，2015年35卷第4期，EI检索
论文——多送出直流系统送端故障引发稳定破坏机理分析，电力系统自动化，2015年39卷第20期，EI检索。
四、推广应用情况
项目成果已经在国家电网公司华中分部、国网湖北省电网公司、国网河南省电网公司、国网河南省电网公司等多个省级以上电网调度机构成功应用，并促进了南京南瑞继保工程有限公司、国电南瑞科技股份有限公司产品销售产值增长。
五、主要完成人情况
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
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