近日，依托國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“極高滲透率分布式光伏發(fā)電自適應(yīng)并網(wǎng)與主動同步關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目，清華大學(xué)電機(jī)系吳文傳教授團(tuán)隊(duì)和國網(wǎng)山東省電力公司在實(shí)現(xiàn)多機(jī)對等協(xié)同運(yùn)行的新能源自適應(yīng)構(gòu)網(wǎng)技術(shù)方面取得重要進(jìn)展。在項(xiàng)目中期檢查與會專家的見證下，團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了首個(gè)100%分布式光伏園區(qū)微電網(wǎng)(無常規(guī)電源支撐)的并離網(wǎng)切換與孤網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

理論上，采用構(gòu)網(wǎng)技術(shù)并網(wǎng)的新能源能夠?qū)ν獬尸F(xiàn)良好的電壓源特性，提供同步電壓和頻率支撐，是支撐含高比例新能源的新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。然而，現(xiàn)有構(gòu)網(wǎng)技術(shù)大多從單機(jī)角度基于相量量測模擬同步機(jī)，存在動態(tài)響應(yīng)速度較慢和多機(jī)運(yùn)行易失穩(wěn)等問題，主要應(yīng)用于儲能系統(tǒng)。

團(tuán)隊(duì)研發(fā)了適應(yīng)新能源多機(jī)對等協(xié)同運(yùn)行的自適應(yīng)構(gòu)網(wǎng)技術(shù)，能夠自適應(yīng)直流側(cè)電壓突變、網(wǎng)側(cè)故障和負(fù)載突變等大擾動，實(shí)現(xiàn)毫秒級實(shí)時(shí)響應(yīng)，具有全局同步穩(wěn)定性，解決了多機(jī)對等構(gòu)網(wǎng)運(yùn)行易失穩(wěn)難題。在并網(wǎng)條件下，自適應(yīng)構(gòu)網(wǎng)技術(shù)能夠主動同步并網(wǎng)，對電網(wǎng)提供電壓頻率支撐，并兼容最大功率追蹤模式(稱為MPPT構(gòu)網(wǎng))。在離網(wǎng)條件下，自適應(yīng)構(gòu)網(wǎng)技術(shù)支持多機(jī)對等構(gòu)網(wǎng)運(yùn)行，激活區(qū)域內(nèi)分布式電源共同支撐微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，取代傳統(tǒng)的主從結(jié)構(gòu)。

這種自適應(yīng)構(gòu)網(wǎng)技術(shù)適用于光伏、風(fēng)機(jī)、儲能、SVG和柔性直流輸電等對象，可廣泛應(yīng)用于(極)高滲透率分布式光伏配電網(wǎng)和“沙戈荒”等大型新能源基地，可以使新能源真正從“負(fù)的負(fù)荷”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;電源”，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的主動同步支撐。

光伏發(fā)電集群控制器現(xiàn)場部署情況

現(xiàn)場測試表明，一方面采用團(tuán)隊(duì)所研的自適應(yīng)構(gòu)網(wǎng)技術(shù)后，分布式光伏發(fā)電能夠提供毫秒級瞬時(shí)功率支撐，呈現(xiàn)出優(yōu)越的主動同步構(gòu)網(wǎng)特性。另一方面，基于團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新能源集群實(shí)時(shí)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了反饋優(yōu)化和動態(tài)模態(tài)分解以及模型預(yù)測控制方法，能夠在時(shí)變運(yùn)行工況下動態(tài)擬合集群模型，自適應(yīng)協(xié)調(diào)集群內(nèi)分布式光伏發(fā)電設(shè)備，使集群整體對外提供預(yù)期的頻率、電壓支撐特性，顯著增強(qiáng)微網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性。在并網(wǎng)條件下，該技術(shù)方案可以使新能源集群提供顯著的主動支撐能力。

100%光伏園區(qū)微電網(wǎng)并離網(wǎng)切換和孤網(wǎng)運(yùn)行實(shí)時(shí)電壓和頻率波形記錄