我國政府高度重視開發(fā)利用清潔能源，將“加快新能源開發(fā)”和“加強電網建設”明確列入了《國民經濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》，將清潔能源發(fā)電和大范圍清潔能源優(yōu)化配置提升到國家戰(zhàn)略高度。以風電為代表的大規(guī)模清潔能源開發(fā)利用成為改善能源結構、建設低碳型社會、保持經濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重大舉措。由于大規(guī)模清潔能源多遠離負荷中心，受地區(qū)電網負荷水平和電源結構的限制，調度運行和清潔能源消納壓力巨大。從普遍經驗看，“長周期、大范圍”協(xié)調消納，能發(fā)揮我國電網、電源結構的優(yōu)勢，是提升清潔能源消納的有效手段。一方面，我國電網覆蓋地域廣，電源結構、負荷峰谷特性具有較強的互補性，跨區(qū)交易和大范圍消納，可顯著提升清潔能源消納水平；另一方面，風電、光伏等新能源具有日波動、季節(jié)變化的特點，而火電等常規(guī)能源在月度、年度等長周期時間尺度具有優(yōu)化調節(jié)能力，從長時間尺度進行多種類型電源的協(xié)調優(yōu)化，更能有效發(fā)揮不同電源的時間互補效益，但長周期大范圍清潔能源消納能力如何分析，國家政策對清潔能源接納的影響如何量化，如何決策，一直缺乏有效的技術手段。

　　為解決上述問題，從2012年開始，中國電力科學研究院開展了“長周期大范圍清潔能源消納量化決策平臺研究與應用”項目的研究。研發(fā)了清潔能源消納的量化決策軟件平臺，開發(fā)了計及電網安全、物理運行、經濟運營等約束的大規(guī)模高性能優(yōu)化算法，并投入實際應用，實現(xiàn)了大規(guī)模電網清潔能源消納的精準量化分析，為長周期大范圍清潔能源優(yōu)化決策提供了技術支撐。

　　項目簡介

　　項目屬于電力市場交易運營領域。通過自主創(chuàng)新，形成了多項自主知識產權的創(chuàng)新性成果。項目研發(fā)過程中，團隊負責人楊爭林，在項目策劃、技術研發(fā)以及成果應用等項目實施各個階段，帶領項目團隊進行關鍵技術攻關，在考慮水、火、風、光的多元發(fā)電、發(fā)輸電協(xié)調的長周期電力電量聯(lián)合優(yōu)化模型，計及電網安全、物理運行、經濟運營等約束的大規(guī)模高性能優(yōu)化算法方面取得突破。依托項目研究，共發(fā)表論文6篇，申請發(fā)明專利6項、獲“適應大規(guī)模清潔能源發(fā)電消納的大范圍跨區(qū)交易決策軟件”等軟著2項，形成軟件產品2項。

　　該項目以精確量化決策長周期大范圍清潔能源消納能力為目標，研發(fā)了清潔能源接納的量化決策軟件平臺，并在國家電網電力交易中心、西北分中心等單位得到應用。2015年1月，由中國電力科學研究院牽頭承擔的“長周期大范圍清潔能源消納量化決策平臺研究與應用”項目通過中國電機工程學會組織的成果鑒定，鑒定委員會認為，項目成果整體達到國際先進水平，在兼顧多種運營模式的多目標序列優(yōu)化技術、長周期電力電量聯(lián)合優(yōu)化模型與決策算法方面達到國際領先水平。

　　技術創(chuàng)新點

　　項目在多目標優(yōu)化算法、長周期電力電量聯(lián)合優(yōu)化模型、清潔能源消納量化決策算法等方面實現(xiàn)了技術突破與創(chuàng)新：

　　(1) 提出兼顧發(fā)電煤耗、三公偏差、系統(tǒng)運行成本的多目標清潔能源消納的序列優(yōu)化方法，解決節(jié)能、三公均衡、發(fā)電成本等不同運營模式下清潔能源消納協(xié)調優(yōu)化問題。提出了序列多目標優(yōu)化方法，避免了加權法權值難以確定、量綱難以歸一等缺點。

　　(2) 建立考慮水、火、風、光的多元發(fā)電、發(fā)輸電協(xié)調的長周期電力電量聯(lián)合優(yōu)化模型，解決了電網安全約束建模、時段耦合等長周期運營優(yōu)化建模難題。通過典型周、電力電量平衡等3種技術路線比對研究，提出和建立了全周期建模技術，能以小時級粒度準確分析月度、年度清潔能源消納量，并給出常規(guī)機組的出力計劃和啟停安排。

　　(3) 研發(fā)計及電網安全、物理運行、經濟運營等約束的大規(guī)模高性能優(yōu)化算法，實現(xiàn)大規(guī)模電網運營中清潔能源消納的準確量化計算。長周期大范圍清潔能源消納量化決策算法需要考慮包括輸送線路安全約束、負荷平衡、機組啟停、機組檢修、機組成本、年度計劃電量等諸多約束，既包括物理運行約束，又包括長期經營約束，是一個離散、非凸的超大規(guī)模復雜優(yōu)化問題。項目研制形成的算法軟件，有效解決了算法效率問題，達到企業(yè)級求解性能要求。

　　(4) 研發(fā)清潔能源消納量化決策軟件平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)標簽化存儲和多場景消納方案多維比對，為長周期大范圍清潔能源優(yōu)化決策提供了技術支撐。

　　成果應用及效益

　　該項目研發(fā)的長周期大范圍清潔能源消納量化決策平臺投入運行以來，各功能運行穩(wěn)定可靠、實用性強，響應速度快，實現(xiàn)了長周期大范圍清潔能源消納能力評估由經驗型向智能決策型轉變，取得了顯著的社會效益和經濟效益。項目成果的應用促進了電力行業(yè)的綠色低碳可持續(xù)發(fā)展。隨著特高壓骨干網架的建設和電力市場化改革的推進，清潔能源長周期大范圍優(yōu)化消納具有更加重要的現(xiàn)實意義和實踐意義，項目研究成果具有更為廣闊的推廣應用前景。（鄭亞先 高飛）

　　相關鏈接

　　團隊負責人楊爭林，博士、研究員級高級工程師、中國電力科學研究院電力自動化研究所副所長、電力系統(tǒng)管理及其信息交換標準化技術委員會電力市場工作組（SAC/TC82/WG5）副組長。長期從事電力市場運營、電力系統(tǒng)調度自動化領域的理論技術研究和應用開發(fā)。曾主持省級電力市場運營系統(tǒng)功能開發(fā)與應用等多個電力市場領域的重大科技項目研究，設計開發(fā)的電力市場運營系統(tǒng)在多個電網公司投入應用。負責系列節(jié)能發(fā)電調度關鍵技術研究，在適應電力市場、節(jié)能發(fā)電調度等多種調度模式的安全約束機組組合、安全約束經濟調度等核心算法方面取得突出成果并投入應用。