973计划大规模风力发电并网基础科学问题研究

国家重点基础研究发展计划(973计划)项目《大规模风力发电并网基础科学问来自题研究》于20360百科12年2月正式溶冷电余左启动。袁小明教授担任项目首席科学家 。本项目由华中科技大学、武汉大学等十二家单位共同承担。本项目针对远距离、大规模、二切门冲则如境高集中度风电的并网问题。系统地开展对远距离、大规模、高集中度风电并网问题的基础理论和核心技术研究，有利于实现我国风电发展收简预期目标，促进我国大规转读模风电并网研究工作走向国际前列、引领世界潮流。

• 中文名称 大规模风力发电并网基础科学问题研究
• 外文名称 Integration of Large Scale Wind Power into Electric Power System
• 起止时间 2012.1-2016.8
• 首席科学家 袁小明
• 第一承担单位 华中科技大学

立项依据

　　国家重大需求

　　为应对日益紧迫的能源安全和环境恶化问题，我国政府2009年11月提出了到"2020年卫世行概封属选误非化石能源占一次置况研比山为能源需求15%左右和单位GDP二氧化碳排放降低40来自%-45%战略目标。国家能源局已提出我国风电装机容量2015年应达到9000万千瓦、2020年应达到1.5亿千瓦的目标。并网问题是实现我国风电发展预期目标的主要科学技术障碍。

　　在现有的规模下，我国并网风电已讲宽未仅有富伟经面临比较明显的电源结构和运行稳定等问题。随着我国风电并网规模的持续快速扩大，更加复杂和深层次的问题预期将不断出现。远距离、大规模、360百科高集中度风电并网的理论基础仍然薄弱、关键核心技术亟需突破。系统地开展针对远距离、大规模、高集中度风电并网问题的基础理论和核心技术研究，有利于实现我国风电发展预期目标，促进我国大规模风电并网研究工作走向国际前列、引领世界潮流。

　　科学技术挑战

　　基于上述风电出力及其动态特性的特点，大规模风电并网对电力系统安全可靠运行的挑战主内下功向道要体现在以下两个方面:

完语之样治即培　　科学挑战一:风力发电出力的波动性和不确定性对电力系统供电充裕性的挑战。风力发电出力的波动性和不确定性对电力系统电源的快速响应能力(即电源结构的灵活性)、以及相应的电源规划和运行调度的理论和方法提出了查南宣杂呼色孩属冲新的挑战。

　　科学挑战二:风力发电出力动态特性的功率弱支撑性、同步强随动性和暂态弱生存性对电力系统安全稳定性的挑战。 风机的功率弱支撑性、同步强随动性、训谈实善及暂态弱生存性等与常规同步发电机不同的动态特性，使得大规模风电并网源观极外防凯扬后，电力系统运行的安全孩高武组备例九稳定性面临新的挑战。

　　项目改察施候研究的科学意义

　　项目围绕含远距离、大规模、高集中度风电的电力系统供电充裕性和安全稳定性问续变月受课纸肥题，开展区域风电出力预测、风机机电控制及同步并网机制、电力系统规划和调度以及稳定和控制的研究。其科学意义在于:

　　(1)揭示区域风电出力多时空尺度质灯比成探手爬坡特征受气象事件的时空特征、尤其地理分布集中度及区域风电场出力相关性等因素影响的规律把粉菜特称成性，阐明这种特征与负荷爬坡特征、常规发电爬坡能力、储能及负荷需求响应等对电力系统供电充裕性影响的规律。

　　(2)揭示风机不同于同步发电机的动态特性(功率弱支撑性/同步强随动性/暂态弱生存性)、以及远距离大规模风电并网情况下决月仅脸低学告感风机间及其与同步发电机间的动态耦合对电力系统频率稳定、电压稳定、同步握击移黄弱员想括稳定、及暂态穿越/保护互械序任斤等对电力系统安全稳定性影响的规律。

拟月罗良解决问题

　　本项目针对风力发电出力的强波动性、出力动态特性的功率弱支撑性/同步强随动性/暂态弱生存性等策虽担才值族解黄属石特点，结合我国风电大规模高集中开发模式的特点，以保障电力系统供电充裕性和运行安全稳定性为目标，集中解决以下两个关键的科学问题:

　　科学问题一:含波动性和不确定性风电电力系统的电源规划和运行调度理论与方法。

　　围绕科学问题一，研究以下两个内容:

　　(1)大规模高集中度风电场出力多时空尺度爬坡特征分析、预测与控制;

　　(2)含大规模高集中度风电的电力系统电源规划/调度与供电充裕性。

　　科学问题二:含弱支撑性/强随动性/弱生存性风电电力系统的控制和保护理论与方法。

　　围绕科学问题二，研究以下三个内容:

　　(3)远距离大规模风电的有功/无功功率控制与电力系统频率及电压稳定;

　　(4)远距离大规模风电的机电功率控制及同步并网机制与电力系统同步稳定;

　　(5)远距离大规模风电的故障穿越及电力系统故障保护远。

　　同时，鉴于储能在应对以上两个关键科学问题的潜力, 本项目也包含以下研究内容:

　　(6)距离大规模高集中度风电并网的储能需求评估及协调控制。

预期目标

　　本项目结合我国远距离、大规模和高集中度风电开发模式的特点，以含大规模风电的电力系统为研究对象，从供电充裕性、运行安全稳定性两个层面开展系统深入的研究，揭示风电出力的波动性和不确定性对供电充裕性影响的规律、来自和风电出力不同于同步发电机的动态特性及其对电力系统安全稳定性影响的规律，提出风电出力预测、电力系统电源规划影沿占山粒庆和调度、风机及同步力发电机协调优化控制、风机故障穿越和系统保护的理论和方法，突破大规模风电并网的关键核心技术。

　　通过本项目的研究，为360百科实现电力系统供电充裕性从静态出力预测和管理拓春买破好致兰只亮展到出力爬坡预测和管理、安全稳定性从多机动态弱耦合下的稳定延伸到多机动态强耦合下的稳定提供理论基础，提高我国电网接纳大规模风电的能力件则善征起德，提升我国风电设备产业的自主创新水平，培养风电并网领域具有国际影响力的学术领军人物跳临树朝良东先和研究骨干人才。

项目进展概况

　　2012谓列家年2月26日，国家重点基础研究发展计划(973计划)"大规模风力发电并网基础科学问题研究"启动会议武汉华中科技大学举行，国家科技部高技术研究发展中心副主任张延东，南方电网技术中境切消期级指心李立浧院士，中国科学院电工研究所顾国彪院士，华中科技大学杨勇副校长、潘垣院士、程时杰院士等出席了会议。会议由华中科技大学科学技术发展院副院长夏松主持。张延东在发言中强调了"大规模风力发电并网"项目的重要性，首席科学家袁小明教授做了"大规模风力发电并网基础科学问题研究"项目总体报告。银风径快营6个课题负责人分别介绍了各课题的研究花方向、技术突破、研究难点和研究进展，与会专家对项目内容和各课题报告进行了认真讨论，对存在的疑问提出了自己的见解。程时杰院士主持了会议总结。在总结中，与会专家对项目中的创新技术研究给予高度评价，肯定了项目的研究方向、研究路线及预期目标，建议在下一步的项目研究发展中注重建立有效的管理机制，并结合实际将研究方向进行适当的拓展与延伸，增加远兴爱设越践矛司识终项目内容的普遍性 。