电力奖基于海量数据挖掘新能源区域调度控制与消纳提升0817无配音

基于海量数据挖掘的新能源区域调度控制与消纳提升候选单位：国网冀北电力有限公司华北电力科学研究院有限责任公司国家电网有限公司等候选人：王靖然、孙荣富、吴林林、丁然、梁志峰、徐海翔、王若阳、施贵荣、宁文元、雍正、鲁宗相、李膨源、翟丙旭、丁华杰、张浩2018年度中国电力科学技术奖申报一、立项背景随着新能源装机占比不断攀升，新能源逐渐由补充性能源转变为主力能源，截止2017年底，全国风电与光伏发电装机占比已达17%，接近水电的装机占比：新能源接纳空间无法满足消纳需求。自2015年开始电网接纳新能源的能力趋于饱和，弃风/弃光问题日益凸显影响接纳空间的因素繁杂众多。受风光资源、设备可靠性、网架约束、电源结构和调度水平等多种因素共同作用，单一技术改进无法有效提升接纳空间2甘肃电网电网断面传输功率限制风电消纳云南电网丰水季没有多余的负荷用于消纳风电江苏电网小方式下调峰约束限制风电消纳广东电网消纳能力较强，小方式下调峰约束限制风电消纳冀北电网断面限制和调峰约束并存，各地区表现形式不一吉林电网调峰约束限制风电消纳蒙西电网供热季调峰约束限制风电消纳初级阶段增长阶段饱和阶段新能源接纳空间新能源消纳需求2012-20142015-20172009-2011新能源消纳需求与能力对比图我国风电富集地区弃风/弃光原因冀北电网新能源装机占统调装机53%，居全国各省级电网之首，新能源调控运行具有代表性和先进性多年来冀北电网积累了PB级的海量新能源数据，新能源调控技术具备了转向基于数据科学的新方法体系的基础条件传统调度控制方法未充分利用海量数据中的有用信息，亟需建立基于实际运行数据的新能源调控技术，促进新能源运行消纳3气象海量数据名称时长时间间隔网格点数要素数量大小省级每年数据规模（典型）单场站96h15分钟<300035个0.1MB/次≈1TBNWP(9×9km)96h1小时30万148个61GB/次≈10TBNWP(3×3km)96h15分钟250万47个321GB/次≈30TB气象观测实时2秒200个20个0.1MB/次≈1TB电力运行海量数据单场规模省级规模

分钟级（MB）1年300个场（TB）PMU数据（TB）其他数据（TB）总规模（TB）风电场1.792700.50.94≈270光伏电站4.667000.52.37≈703一、立项背景二、总体思路针对新能源高效消纳的现实需求，以海量运行数据为基础，逐步建立涵盖事前精准预测、事中优化备用与调控，事后弃电成因精细化分析的全过程新能源调控与消纳提升技术体系4事后：后评估和成因分析新能源消纳情况的准确计算是合理评价弃电影响、制定新能源消纳技术策略的基础事前：资源评估和功率预测新能源功率预测是新能源运行控制体系的基础支撑技术，高精度预测结果是各运行决策环节的基础输入信息事中：备用优化和协调控制传统调度技术难以兼容强波动性、随机性的新能源并网，如何优化调度方式以实现高占比新能源高效消纳海量新能源数据预处理针对新能源运行海量数据质量普遍存在的问题质量评估数据规约异常辨识异常修正预测气象、实测气象、检修维护类数据数据处理数据应用电力运行类、检修维护类、设备台账类电力运行类、设备台账类、调度日志类三、技术创新点5提出基于功率波动概率分布和场站等效功率曲线的异常数据多重复合辨识和修正方法，用于多元异构新能源数据预处理，实现冀北新能源数据正确率提升8%创新点一三、技术创新点6提出基于不同风速区段预测误差概率分布的新能源场站出力区间预测技术和基于统计升尺度的区域新能源功率预测技术，有效降低点预测不确定性，区域功率预测的平均绝对误差减小4%创新点二区域1张家口承德秦皇岛唐山廊坊区域2区域3区域4区域5区域6区间预测效果区域划分结果三、技术创新点7提出考虑新能源预测滚动更新的系统旋转备用优化、发电计划动态修正和多因素综合协调控制的多时间尺度优化调度方法，2017年增加电网消纳新能源6.2亿千瓦时创新点三计算方案边界条件发电量（亿千瓦时）弃电量（亿千瓦时）限电率（%）措施1：常规方案常规调度方法243.928.110.3措施2：备用优化+计划修正考虑备用优化及日前发电计划动态调整245.126.99.9措施3：协调控制考虑多约束的风、光联合协调控制250.121.98.1注：措施1和措施2的发电量等指标基于2017年京津唐电网实际数据回算得到三、技术创新点8提出新能源消纳成分的全时序全图谱量化解析方法，实现了基于气象资源、设备运行、网架约束、系统调峰的全生产过程消纳评价，协助新能源场站精准定位消纳瓶颈，提升发电量11.5亿千瓦时创新点四发电能力评价风光资源评价消纳水平评价运行水平评价四、技术指标国内外对比9对比指标国内外情况本项目情况比较结果新能源装机装机占比国内未超过50%53.3%国内领先短期功率预测技术区域短期预测误差10~15%7%国际领先动态协调控制技术备用优化留取常规确定性方法置信极限方法国际领先高比例新能源发电计划编制1次/天动态修正（3-10次/天）国际领先联合调节精度1.5~3%1%国际领先消纳后评估技术发电能力计算准确率85%（样板机法）91%国内领先弃电成因分析未见相关报道全时序全图谱量化解析国际领先（国际首创）四、技术指标国内外对比2016年项目鉴定时，由卢强院士等组成的鉴定委员会认为：该项目对促进新能源消纳具有重要意义。项目总体技术达到国际先进水平，其中调度计划优化、短期功率预测等方面处于国际领先水平。依托国网公司项目，后续进一步深化示范应用，2018年由韩英铎院士等组成的鉴定委员会认为：项目基于海量数据挖掘解决了当前高比例新能源接入电网调控运行与消纳的精细优化关键技术问题，达到国际领先水平，其中基于海量数据的新能源消纳多因素全时序全图谱量化解析方法属于国际首创。10五、知识产权成果11授权专利6项（授权发明专利4项，授权实用新型专利2项）；授权软件著作权1项专利名称申请号类型风电场群汇集系统的有功功率调节方法

ZL201410584747.6

发明专利风光电力外送通道容量确定方法及装置

ZL201610265266.8

发明专利标杆风机的选取方法

ZL201410354065.6

发明专利考虑网架约束的风光配比确定方法及其装置

ZL201610045929.5

发明专利风电调度运行有功控制系统ZL201620026573.6

实用新型风电场调峰约束的受阻电量监测系统ZL201620027455.7

实用新型新能源数据管理与弃风电量评估系统V1.02018SR122785

软件著作权六、推广应用及效益12研究成果实用化开发，“产学研”结合，在全国范围内进行推广。2015年以来，项目完成单位（北京国能日新系统控制技术有限公司）基于项目成果研发了“高精度新能源功率预测系统”、“新能源实时平衡能力分析系统”等产品，并在国家电网、南方电网相关省调，以及1314座新能源场站（占全国新能源场站数量的32%）得到了广泛的应用。发电集团的应用证明六、推广应用及效益132015年以来项目成果推广在电网公司和新能源发电集团均取得推广应用，累计完成合同额2.1亿元，上缴税收3184万元，创造利润1.1亿元。直接经济效益项目总投资额7340万元项目总收入21083.44万元年份项目收入项目利润上缴的税收2017年9970.39万元5687.81万元1459.36万元2016年5976.47万元3246.72万元1089.76万元2015年5136.58万元2230.05万元635.12万元近三年累计21083.44万元11164.58万元3184.24万元六、推广应用及效益142017年冀北电网新能源装机增长为2012年的2.5倍，但得益于项目成果的应用，2017年弃电率下降为2012年的1/3，累计增加消纳新能