协同控制

截至6月30日，国网河南省电力公司自主研发的分布式源网荷储协同控制系统在18家地市供电公司投运，河南电网实现全省分布式光伏发电项目线上群调群控。

分布式发电、储能及电动汽车等电力电子装置大规模并入配电网，削弱了系统的惯性和阻尼，对电网安全、可靠运行造成较大影响。虚拟同步机技术是实现电力电子装置柔性、灵活并网的先进控制技术，可以使电力电子设备模拟同步电机的外特性，实现分布式电源、储能、电动汽车等装备的即插即用、灵活并网，最终形成配电侧源、网、荷、储的分布式、自适应协同运行机制。

习近平总书记强调，要深化人工智能等数字技术应用，构建美丽中国数字化治理体系，建设绿色智慧的数字生态文明。在主持中共中央政治局第十二次集体学习时，习近平总书记指出，大力推动我国新能源高质量发展，“推进电网基础设施智能化改造和智能微电网建设，提高电网对清洁能源的接纳、配置和调控能力。”

本成果聚焦面向高电压设备的机器人带电作业技术及智能装备，围绕 分层协同控制、多源视觉感知、高电压等电位防护、新型工法工艺等关键 技术研究，研制了10kV至220kV高压设备等电位带电作业机器人，已实现 变电设备过热螺栓更换、绝缘子干冰清洗，以及配网导线激光剥线与带电 搭火、部件安装等多项作业功能。

在风电场直流侧配备储能以实现虚拟同步机控制的方案需要对风电场的硬件进行改造升级，成本较高；在风电场交流侧配备储能虽成本较低，但现有的风电场与交流侧储能独立控制的方法对风电场出力波动的平抑作用有限。在不改变风电场现行控制基础上，文章提出一种风电场及其交流侧配备的构网型储能设备的虚拟同步发电机协同控制方案，可使新能源和储能联合系统呈现电压源效应并提供系统阻尼和惯量，考虑了储能容量对控制效果的限制作用，并提出了储能容量与风电场装机量的最佳配比，通过仿真实验对该方案的有效性进行了论证。结果表明：通过协同控制风电场与其交流侧配备的构网型储能出力，可以与风电场直流侧配备储能的虚拟控制实现相同的频率与电压支持效果，并有效平抑风力发电的波动性。

特高压交直流的建设与大规模新能源接入使大电网的调控越来越复杂,而数字孪生能够为电网向数字化转型、提高电网调度运行决策的准确性与实时性提供关键技术支撑。文章首先建立复杂大电网数字孪生虚拟模型,提出实现电网物理系统与数字孪生系统的实时信息交互和协同控制方法,并构建电网数字孪生软件平台。然后介绍基于数字孪生的秒级在线分析系统的架构及实施方案,将在线分析系统的响应速度由分钟级提升到秒级。最后对于数字孪生在复杂大电网调度运行的4个方面应用场景进行探讨。

本项目属于电力系统运行与控制领域，涉及电力系统、计算机和通信等专业，由科研、制造、运行等单位联合参与攻关。 依托系列科技项目，历时7年，产学研协同攻关，以提升高密度负荷城市电网低碳经济性安全稳定运行为目标，从低碳经济调度、在线预警与辅助决策、安全稳定所需精准负荷控制等方面开展了输-配-用协同优化控制研究，研发系统和设备均实际工程应用。主要创新点: ①提出了覆盖发-输-配-用的城市电网碳-能复合流最优潮流模型及均衡迁移学习求解方法，实现了计及多类柔性负荷参与输-配-用的多时间尺度协同调度决策。②提出了基于多源数据智能挖掘技术的细分行业负荷调节特性在线识别方法，实现了稳控系统运行状态快速分析统计和电网安全稳定在线预警分析与辅助决策，研发了计及智能负载的多维度精准负荷控制技术。③提出了基于异构多模实时通信网络的输-配-用协同控制系统架构，研发了覆盖输-配-用异速多类型通信接口的自适应保全映射技术，开发了电网输-配-用协同优化控制成套装备和系统。 授权专利20项、软著10项，实审专利6项，发表论文73篇(英文SCI 期刊35篇，中文EI 期刊24篇)。项目成果有效促进清洁能源全额消纳、经济调度效益明显，有效降低电网侧日均碳排放，降低发用电企业成本；有效提升了电网安全稳定运行水平，助力深圳供电局成为南网连续多年唯一未发生电力安全三级及以上事件省级公司，有力促进供电可靠性大幅提升；大幅提升安全稳定控制精准度和响应速度。鉴定委员会一致认为该成果整体处于国际领先水平，有效促进了高密度负荷城市电网输-配-用系统调控技术发展，具有广阔的推广应用前景。

受源侧与荷侧特性的限制，上海电网面临着新能源消纳压力大、灵活调节手段缺乏等问题。为此，上海市电力公司开展了虚拟电厂示范项目，探索虚拟电厂领域的创新应用，加快实现新型电力系统建设。首先从社会发展与新型电力系统建设2方面出发，分析了虚拟电厂发展的必要性。然后按照“资源发掘-市场交易-运营调度-信息通信”的技术路线，介绍了上海市虚拟电厂前期探索工作以及创新应用。随后，从分布式资源扩围、多样化市场交易、云边协同控制3方面对上海市虚拟电厂的发展前景进行展望。最后梳理了上海市虚拟电厂的交易情况，并总结其在运营流程与机制设计方面的经验，为其他省市虚拟电厂项目开展提供参考。

受国家发展清洁能源产业、推进能源生产和消费革命等政策鼓励，分布式能源以微网形态接入配电网呈爆发式增长。传统微网组网结构复杂、核心设备占地面积大，严重制约了微网的规模化发展。以能量路由器为核心设备的微网，具有组网结构简单、占地面积小、转换效率高等优点，将成为未来微网组网的主要发展方向。但其规模化和产业化面临以下几个难题：①单微网内能量路由器稳定控制困难、转换效率低、电压畸变率高；②多微网协同控制困难、解列运行情况下电压裕度水平低。本课题紧密围绕国家新能源和微网发展重大需求，依托国家863计划等重大科技项目，通过自主创新，实现了能量路由器稳定和微网控制关键技术的重大突破。研制了支撑微网协同控制与优化运行的能量路由器等系列装置并成功示范应用。项目共授权发明专利18件，其中美国2件、中国16件。授权软著1项。发表论文40篇，其中SCI8篇，EI18篇。中国电机工程学会鉴定意见认为：项目在含能量路由器的微网协同控制与优化运行技术上取得突破，整体达到国际领先水平。

考虑风电场中不同风况下风电机组参与一次调频能力的差异，在下垂控制和惯量控制策略的基础上，对机组的调频能力评估方法进行优化。 方法 提出了一种改进的多机组调频参考功率协同控制策略。 结果 引入多机组协同控制方法能够有效改善机组之间调频参考功率的分配，从而有效调节各机组参与系统一次调频的程度。在惯量控制和下垂控制的基础上引入改进的协同控制策略，依据机组在实际风况下运行的状态，评估机组能够有效参与一次调频的参考功率。引入调频能力系数能够实现调频功率参考值在各机组之间按能分配。 结论 协同控制策略能够有效保护风电机组转速，同时能够有效改善电网频率响应。