【国电南京_刘文彪_】新型电力系统源网友好并网和互动技术的思考和探索报告_16页_20mb

新型电力系统源网友好并网和互动技术的思考和探索总结

核心内容

新型电力系统源网友好并网与互动技术是实现“双碳”目标的重要支撑，旨在提升电力系统的稳定性、灵活性和安全性。该系统以新能源为主体，面临诸多挑战，包括电网弱化、负荷结构变化、继电保护灵敏性不足、电力工业软件“卡脖子”风险、数据标准缺失以及网络安全威胁等。为应对这些挑战，需发展构网型控制技术、多能互补优化调度、主动探测式保护技术、网荷互动技术及构建电力工业软件创新生态。

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主要观点

• 构建新型电力系统是实现双碳目标的关键支撑：新能源占比提高，系统呈现“双高”与“双随机”特点，需构建更加灵活、智能的系统。
• 弱电网问题突出：大规模新能源基地以三北地区为主，与主网距离远，呈现弱电网特征，导致宽频振荡和暂态过电压等风险。
• 负荷侧变化显著：新型负荷如电动汽车、温控负荷等大量涌现，使负荷特性更加复杂，需构建灵活互动机制。
• 电力工业软件面临挑战：依赖进口，存在“卡脖子”风险；缺乏统一数据标准；网络安全问题严重。
• 新技术带来新机遇：构网型控制、多能互补调度、主动探测式保护、网荷互动技术等，为新型电力系统提供新的解决方案。

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关键信息

1. 构网型控制技术

• 技术目标：提升新能源发电的友好性，使其具备类似同步发电机的并网特性。
• 技术方案：
  • 构网型光伏发电：通过预留备用功率实现构网功能，无需储能。
  • 构网型储能电站：为光伏提供电压支撑，实现频率和电压调节。
  • 构网型光储直流耦合发电系统：利用储能系统支撑直流母线电压，提升并网稳定性。
• 工程应用：
  • 光伏发电：预留有功备用、储能支撑。
  • 风力发电：基于储能支撑、风机惯量协同。
  • SVG：基于超级电容或大容量电容。
  • 储能：低压并联式、中压直挂式。

2. 多能互补优化调度

• 技术目标：提升新能源输出稳定性，优化调度策略。
• 技术方案：
  • 两阶段滚动优化调度策略：日前优化火电机组运行，日内优化储能充放电。
  • 时空耦合功率预测技术：利用广域气象数据进行超短期预测，提升预测精度。
• 应用场景：适用于大规模新能源基地，实现源网荷储协同。

3. 主动探测式保护技术

• 技术目标：提升电网可靠性，解决新能源并网带来的继电保护问题。
• 技术方案：
  • 新能源送出线保护：通过注入特征信号，构造更灵敏的保护判据。
  • 配电网保护：利用分布式电源或储能设备进行故障隔离和自愈。
• 技术优势：增强故障识别能力，提升系统响应速度。

4. 网荷互动技术

• 技术目标：提升系统灵活性，实现源网荷储协同互动。
• 技术方案：
  • 灵活资源多时空尺度建模：基于用户行为和数据驱动，实现个性化建模。
  • 虚拟电厂分层分区优化聚合调控：聚合可调节资源，参与主网调度或市场交易。
  • 多场景协同优化调度：结合不同场景，实现灵活互动响应。
• 应用场景：适用于大型工业园区、电动汽车、温控负荷等。

5. 电力工业软件挑战与对策

• 挑战：
  • 依赖进口，存在“卡脖子”风险。
  • 数据标准缺失，软件集成度不高。
  • 网络信息安全面临挑战。
• 对策：
  • 推动软件自主可控，提升核心技术。
  • 建立统一数据标准，推动产业链协同。
  • 强化网络安全防护体系，实现可信接入、智能感知、精准防护和联动响应。

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案例分享

1. 10kV并网型微电网项目（广东云浮新兴）

• 项目内容：南网首个“源-网-荷-储”微电网示范工程。
• 关键技术：
  • 35kV焦山站和10kV凤山出线。
  • 2MW储能变流器和2MWh磷酸铁锂电池。
  • 3.5MW小水电。
• 成果：提升配电网供电可靠性，解决水电引起的电压抬升问题。

2. “大型工业园区”虚拟电厂项目

• 项目内容：华电重庆售电公司作为聚合商，接入多种可调资源。
• 关键技术：
  • 电动汽车充电桩、分布式储能、屋顶光伏、工业负荷等。
• 成果：现有装机容量9.34MW，有效响应电量19200度，提升园区电网供需平衡能力。

3. 电力工业软件创新案例

• 项目内容：推广“睿”系列电力工控软件，推动产业链协同发展。
• 成果：提升软件智能化水平，推动上下游协同创新。

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思考与展望

• 构网电源支持体系：加强构网型电源支撑体制建设，解决新能源并网问题。
• 负荷多元化互动发展：挖掘新型负荷潜力，提升系统可调节能力，实现网源友好互动。
• 多能互补调度：推动储能与智能电网技术发展，提升能源利用效率。
• 构建电力工业软件新生态：以资源共享、数字技术共治、平台共建、跨界共赢为目标。
• 电网侧技术发展：加快新型保护原理和关键技术研究，适应新型电力系统发展需求。
• 加强网络安全防护：实现可信接入、数据安全、用户隐私保护，防范网络攻击风险。

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总结

新型电力系统在实现“双碳”目标中扮演重要角色，其发展面临诸多挑战，如弱电网、负荷结构变化、继电保护灵敏性不足、软件依赖进口、网络安全威胁等。为应对这些挑战，需推进构网型控制技术、多能互补优化调度、主动探测式保护、网荷互动技术及构建电力工业软件创新生态。通过典型案例展示，如10kV并网型微电网和虚拟电厂项目，证明这些技术在实际应用中的成效。未来，应持续加强核心技术攻关，推动产业链协同发展，确保新型电力系统的安全、稳定和高效运行。