双清论坛学术综述20110922

4)大规模可再生能源的低碳效益评估模型与方法。
通过本方面的研究，大幅度提高电网接纳波动性新能源的能力，充分发挥储能装置在调节电网平衡能力、维持电网稳定等方面的作用，实现电动汽车充电设施灵活接入、电动汽车有序充电。
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电网是电源多元化、电网多层次、负荷多类型的复杂系统，波动性新能源电源比重将逐步提高，负荷特性也越来越复杂，电网规模越来越大，这对电力系统保护、控制与调度提出了新的挑战。研究新形势下电网的保护、控制与调度，具有十分重要的意义。
针对上述战略需求，迫切需要研究如下内容：
（一）电力系统综合计算技术，包括：
（二）
1）灵活、快速的潮流计算方法；
2）
3）在线负荷建模技术；
4）
5）含分布式新能源电源的负荷建模技术；
6）
7）电力系统分布式集中建模机制与参数辨识方法；
8）
9）电力系统数、模仿真技术。
10）
（三）广域电网快速高精度高可靠性保护理论与技术，包括：
目前，国内在风电稳定与控制方面也取得了一定的研究成果。浙江大学将磁场定向矢量控制技术应用于发电机控制，探讨了并网型交流励磁风力发电系统功率解耦控制策略和并网控制策略，并通过试验机组开展了相应的动模研究。东北电力大学是开展风电研究最早的高校之一，在联网风电机组的动态模型、风电场无功静态调节能力及无功控制策略方面，取得了很多有价值的成果。重庆大学对笼型异步发电机的暂态稳定机理进行了分析，建立了风电机组的轴系模型，对风电系统的暂态稳定判据作了改进。中国电力科学研究院研究了双馈风电机组的动态数学模型，从物理意义上分析了暂态稳定特性，并通过仿真计算对大型风电并网问题进行了探讨。在工程实用化方面，清华大学电力系统国家重点实验室和北京清能华福公司合作开展双馈电机变流器研发，已有一定的业绩积累。沈阳工业大学在双馈电机研制方面历经多年，为风电设备国产化做出了贡献。天津大学以实际大电网为对象，在风电机组稳定计算模型、含风电的电力系统稳定性快速仿真以及风电电源与网络协调规划等领域开展了深入的理论研究和计算工具的研发。
4)风电在电网故障动态中与电力系统交互影响及共模跳闸机理；
5)大型风电场发电功率远距离输送的关键技术。
（四）大规模集中式可再生能源发电综合建模和分析方法
1）大规模集中式可再生能源发电基地综合建模技术；
2）含大规模集中式可再生能源发电基地的电力系统综合仿真技术；
3）大规模集中式可再生能源发电基地与大电网间的相互作用机理揭示；
电力系统仿真是指根据实际电力系统建立物理或数学模型，进行计算和试验，研究电力系统在规定时间内的工作行为和特征。电力系统仿真在电力系统规划、设计、运行、试验和培训中发挥重要作用。在智能电网环境下，HVDC、FACTS、安全稳定装置等应用于电力系统，仿真问题呈多时间尺度、强非线性、高精度的要求，一些新的仿真算法和新的仿真平台不断出现。
4)基于多时间尺度预测误差的间歇式能源调度运行风险评估与预警技术。
特高压远距离输送，特别是输送大规模可再生能源所发电力，我国一次能源与电力负荷分布不匹配，风电开发主要集中在东北、西北、华北地区，当地负荷水平低、电网规模小、风电就地消纳能力有限，大规模开发无法在省网或区域电网范围内进行消纳，需要远距离大容量输电，需要形成大规模电网在较大范围内进行消纳平衡。要实现大规模可再生能源集中无缝接入和电力大规模、远距离、高效率输送，无论在技术上还是经济上，都是对统一坚强智能电网建设的一个巨大挑战。
面对国内智能电网的迅猛发展，国家自然科学基金委员会政策局与工程材料学部、信息学部于2011年5月26-29日在长沙召开了“面向未来的智能电网基础理论与关键技术”双清论坛。来自国内外30余所科研院校的70多名电气、通信及控制领域专家参加了会议。本文结合这次论坛主题和讨论情况，从智能电网发电、输电、配电、用电四个环节及与其相关的信息技术和经济管理这些方面，对国内外智能电网研究进展和热点做一概述和分析。
4）大规模集中式可再生能源发电基地与大电网交互作用引发系统连锁故障的演变机理；
5）大规模集中式可再生能源发电基地的低电压穿越、高电压穿越规律等
（五）大规模风电接入的电力系统规划方法，包括：
1)大规模风电场电力电量大范围消纳方案优化技术；
2不同类型能源之间的互补性，及其协调规划技术；
3)含大规模可再生能源电源的电网、电源协调规划技术；
针对上述战略需求，迫切需要研究如下内容：
（一）高效新能源发电技术，包括：
1）大型风力发电装备关键技术；
2）高效光伏、光热发电技术；
3）生物质能发电技术；
4）地热能、海洋能等新能源发电技术。
（二）电网友好型波动性新能源发电技术，包括：
1）提高大规模可再生能源发电功率预测准确性的关键技术；
2)提高大规模可再生能源发电机与机群可观性、可控性的关键技术；
（四）
1）基于WAMS广域信息的保护原理与技术；
2）故障暂态信号的高精度测量及数据挖掘利用；
3）故障暂态保护新原理和技术；
4）变电站暂态信号的传输特性测试和分析；
5）故障电压行波的检测及基于整个电网的故障行波定位网络；
6）电网卫星统一时钟原理与技术。
（五）电力系统安全分析理论与方法，包括：
（六）
1）交直流混合输电系统的安全分析理论与方法；
2）大电网连锁故障的预防与紧急控制；
3）我国电力大系统灾变防治和运行的安全保障体系的理论与实践；
4）复杂电网的安全预警与预控制。
（七）电网自愈控制理论与关键技术，包括：
（八）
1）自愈控制的原理与体系设计；
2）复杂电网的缺陷、故障、风险等自我感知、自我诊断、自我协调优化决策等理论与关键技术；
3）电力系统柔性控制技术；
在全球气候变化、环境污染、化石能源日益枯竭的时代背景下，电力工业作为消耗一次能源最多、温室气体排放量最大的行业之一，面临着前所未有的挑战。大力开发利用风能、太阳能等可再生能源，研究实施提升能源利用效率的措施，是世界各国应对上述全球性难题和刺激经济发展的策略，也给电力行业带来了新的发展点。随着新能源的加入和新技术的应用，智能电网成为电气学科发展的关键方向，世界各国纷纷制定智能电网发展政策，我国也根据自身的重大战略需求高度关注智能电网。胡锦涛总书记、温家宝总理均强调加快智能电网发展，从中央到地方政府、电力公司以及其他相关行业，都积极参与智能电网领域的研究和建设示范。智能电网是电气学科与控制、信息、材料、环境等学科交叉融合的载体，其发展对落实国家能源战略、发展战略性新型产业等具有十分重要的意义。
7）调度信息支撑技术及标准；
8）电力系统运行综合预警。
通过本方面的研究，掌握大规模交直流互联系统安全、可靠、经济运行的关键技术。
（六）含大规模波动性新能源的电网多时空尺度协调调度的关键技术，包括：
1）不同电源类型的协调调度技术；
2）支持大规模波动性新能源接入的电网多时间尺度有功协调调度技术；
3）支持大规模波动性新能源接入的多时空尺度无功电压滚动协调优化调度技术；
我国在光伏并网逆变技术方面的研究经过“九五”和“十五”的国家科技攻关，在基本理论和实用技术方面己经取得可喜成绩，在并网逆变的关键技术方面已有所突破，并具有自主知识产权，国内己有部分企业能够生产并网逆变样机产品，但在并网逆变技术的细节方面，与国外先进技术相比还有较大差距。例如，并网逆变系统的电磁噪声和电磁兼容性问题，国内相关研究并不多，但这一问题在并网逆变系统中却相当重要，要良好地予以解决在技术上也相当困难。在并网逆变发电系统的最大功率跟踪方面，虽然国内研究报道较多，原理也相当简单，但真正能够实现性能指标优秀的光伏阵列最大功率跟踪还未能看见实际样机。在适应电网安全方面，对孤岛效应的识别方式和并网功率控制方式还缺乏详细的实验研究和标准制定。此外，光伏并网逆变器主电路的研究也较单一，适应面较窄。
上世纪九十年代至今，美国的一些电力公司、州及区域输电组织已经开展了十几个风电并网问题的研究，目前计划开展更多此类研究。研究最终目的在于一是建立风电并网成本估算评价模型；二是分析电力系统为更多接纳风电所付出的成本（一般包含输送通道建设成本、电网改造成本和调峰调频辅助服务成本等）；三是通过分析各种输电规划方法的不同之处，选定适用于估算风电并网造成的输电成本增加的方法。2007年欧洲主要输电网运营商（TSO）开展了欧洲风电并网研究（EWIS），旨在进一步加强大规模风电并网研究，以确保大规模风电的有效介入以及欧洲电网的安全、稳定、经济运行。EWIS项目得到了欧盟委员会的资助。EWIS是首次在整个欧洲层面开展的风电并网研究，涵盖了欧洲4个同步电力系统：欧洲大陆电网、英国电网、爱尔兰电网和北欧电网。EWIS项目对欧洲风电发展面临的主要挑战进行了研究，包括：在电力市场和并网规范已经按照传统可控电源特点形成的情况下，如何有效地适应大规模风电并网需要；考虑风电具有的间歇性、随机性等特点，如何保证电能质量和供电可靠性；如何通过互联网的规划、设计和运行，进一步降低电力系统成本。
太阳能光伏并网逆变技术经过近几年的研究和发展，在技术上己近成熟，在电力电子技术先进的德国、日本、美国和加拿大等发达国家己有成熟的、技术先进的、性能优秀的产品问世，从小功率几十瓦到上百瓦、上千瓦的高频光伏并网模块，到高压大功率的光伏并网逆变电源，品种繁多，不仅如此，其功能也很完善，多机并联、独立后备与并网发电两用、多机组合群控、最大功率自动跟踪、孤岛效应防止、远程调度管理等。
我国新能源资源过于集中，新能源发电往往采用的是大规模集中发电且部分采用直流输电系统远距离传输，所在地区往往人口稀少，处于供电网络的末端，承受冲击的能力很弱。大规模可再生能源电源并网很有可能给配电网带来谐波污染，电压波动及闪变问题。大规模可再生能源电源的随机性也给发电和运行计划的制定带来很多困难。因此，我国可再生能源电源并网问题有一定的特殊性。
4）电力系统防灾、减灾技术。
（九）电网能量管理的科学问题和关键技术问题，包括：
（十）
1）负荷调度理论与关键技术；
2）电力系统节能、低碳、经济、可靠ห้องสมุดไป่ตู้重目标协调的优化调度理论与方法；