长周期大范围清洁能源消纳量化决策平台研究与应用获突破

我国政府高度重视开发利用清洁能源，将“加快新能源开发”和“加强电网建设”明确列入了《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》，将清洁能源发电和大范围清洁能源优化配置提升到国家战略高度。以风电为代表的大规模清洁能源开发利用成为改善能源结构、建设低碳型社会、保持经济和社会可持续发展的重大举措。由于大规模清洁能源多远离负荷中心，受地区电网负荷水平和电源结构的限制，调度运行和清洁能源消纳压力巨大。从普遍经验看，“长周期、大范围”协调消纳，能发挥我国电网、电源结构的优势，是提升清洁能源消纳的有效手段。一方面，我国电网覆盖地域广，电源结构、负荷峰谷特性具有较强的互补性，跨区交易和大范围消纳，可显著提升清洁能源消纳水平;另一方面，风电、光伏等新能源具有日波动、季节变化的特点，而火电等常规能源在月度、年度等长周期时间尺度具有优化调节能力，从长时间尺度进行多种类型电源的协调优化，更能有效发挥不同电源的时间互补效益，但长周期大范围清洁能源消纳能力如何分析，国家政策对清洁能源接纳的影响如何量化，如何决策，一直缺乏有效的技术手段。

为解决上述问题，从2012年开始，中国电力科学研究院开展了“长周期大范围清洁能源消纳量化决策平台研究与应用”项目的研究。研发了清洁能源消纳的量化决策软件平台，开发了计及电网安全、物理运行、经济运营等约束的大规模高性能优化算法，并投入实际应用，实现了大规模电网清洁能源消纳的精准量化分析，为长周期大范围清洁能源优化决策提供了技术支撑。

项目简介

项目属于电力市场交易运营领域。通过自主创新，形成了多项自主知识产权的创新性成果。项目研发过程中，团队负责人杨争林，在项目策划、技术研发以及成果应用等项目实施各个阶段，带领项目团队进行关键技术攻关，在考虑水、火、风、光的多元发电、发输电协调的长周期电力电量联合优化模型，计及电网安全、物理运行、经济运营等约束的大规模高性能优化算法方面取得突破。依托项目研究，共发表论文6篇，申请发明专利6项、获“适应大规模清洁能源发电消纳的大范围跨区交易决策软件”等软著2项，形成软件产品2项。

该项目以精确量化决策长周期大范围清洁能源消纳能力为目标，研发了清洁能源接纳的量化决策软件平台，并在国家电网电力交易中心、西北分中心等单位得到应用。2015年1月，由中国电力科学研究院牵头承担的“长周期大范围清洁能源消纳量化决策平台研究与应用”项目通过中国电机工程学会组织的成果鉴定，鉴定委员会认为，项目成果整体达到国际先进水平，在兼顾多种运营模式的多目标序列优化技术、长周期电力电量联合优化模型与决策算法方面达到国际领先水平。

技术创新点

项目在多目标优化算法、长周期电力电量联合优化模型、清洁能源消纳量化决策算法等方面实现了技术突破与创新：

(1)提出兼顾发电煤耗、三公偏差、系统运行成本的多目标清洁能源消纳的序列优化方法，解决节能、三公均衡、发电成本等不同运营模式下清洁能源消纳协调优化问题。提出了序列多目标优化方法，避免了加权法权值难以确定、量纲难以归一等缺点。

(2)建立考虑水、火、风、光的多元发电、发输电协调的长周期电力电量联合优化模型，解决了电网安全约束建模、时段耦合等长周期运营优化建模难题。通过典型周、电力电量平衡等3种技术路线比对研究，提出和建立了全周期建模技术，能以小时级粒度准确分析月度、年度清洁能源消纳量，并给出常规机组的出力计划和启停安排。

(3)研发计及电网安全、物理运行、经济运营等约束的大规模高性能优化算法，实现大规模电网运营中清洁能源消纳的准确量化计算。长周期大范围清洁能源消纳量化决策算法需要考虑包括输送线路安全约束、负荷平衡、机组启停、机组检修、机组成本、年度计划电量等诸多约束，既包括物理运行约束，又包括长期经营约束，是一个离散、非凸的超大规模复杂优化问题。项目研制形成的算法软件，有效解决了算法效率问题，达到企业级求解性能要求。

(4)研发清洁能源消纳量化决策软件平台，实现数据标签化存储和多场景消纳方案多维比对，为长周期大范围清洁能源优化决策提供了技术支撑。

成果应用及效益

该项目研发的长周期大范围清洁能源消纳量化决策平台投入运行以来，各功能运行稳定可靠、实用性强，响应速度快，实现了长周期大范围清洁能源消纳能力评估由经验型向智能决策型转变，取得了显著的社会效益和经济效益。项目成果的应用促进了电力行业的绿色低碳可持续发展。随着特高压骨干网架的建设和电力市场化改革的推进，清洁能源长周期大范围优化消纳具有更加重要的现实意义和实践意义，项目研究成果具有更为广阔的推广应用前景。(郑亚先高飞)

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团队负责人杨争林，博士、研究员级高级工程师、中国电力科学研究院电力自动化研究所副所长、电力系统管理及其信息交换标准化技术委员会电力市场工作组(SAC/TC82/WG5)副组长。长期从事电力市场运营、电力系统调度自动化领域的理论技术研究和应用开发。曾主持省级电力市场运营系统功能开发与应用等多个电力市场领域的重大科技项目研究，设计开发的电力市场运营系统在多个电网公司投入应用。负责系列节能发电调度关键技术研究，在适应电力市场、节能发电调度等多种调度模式的安全约束机组组合、安全约束经济调度等核心算法方面取得突出成果并投入应用。