中国储能网讯：2017年4月24-26日，第七届中国国际储能大会在苏州香格里拉大酒店圆满召开，来自中、美、英、德、澳、日、韩等国家的1400余位嘉宾到场参会。大会共邀请140余位行业专家与企业代表，围绕产业热点话题，发表了一系列精彩演讲，中国储能网将向读者传递本次大会最具价值的声音。

大会期间，上海交通大学教授程浩忠，在“新能源发电并网专场”，以《大规模风电场群接入输电系统规划》为题发表演讲，现将演讲主要内容发布，以飨读者。

上海交通大学教授程浩忠

程浩忠：大家好，下面我向大家汇报一下我们在国家自然科学基金的重点项目当中做的关于大规模风电产权接入的输电系统优化规划的方法和理论上面的一些研究的内容。这个项目是在2014年到2018年，现在还在进行当中，自然科学基金主要是国家的基础理论的研究，所以我在这里只是涉及到方法和理论，并没有涉及到具体的数值和数据。

我从背景、意义、内容、思路、技术方案和科学问题几个方面给大家做一个简要的汇报。关于背景和意义上，大家实际上都知道我们国家目前已经规划和建设的有9到10个千万千瓦级的风电基地，由于这些风电基地的大规模投入，它的装机容量都在1千万到2千万的规模，风电的间歇性、随机性、波动性会引起整个风电出力的不确定性，而且风电场的这个功率出力很难预测，以及它的发电有效利用小时数都是比较低的（跟火电相比）。这样大规模风电场群接入之后就给我们电网的安全带来的很多这方面的挑战。针对这个问题我们可以总两种途径上解决，第一个就是我们从风电场本身的控制措施来着手，通过一些技术手段怎么样尽可能降低这个风电的波动性，这是一个途径，也是我们目前更多的采取的途径。第二个方面是要从电网规划和建设的角度，通过电网的规划、建设和改造来调整机组的运行方式，合理的更加灵活的来适应风电带来的这个不确定性。当然这方面可能对电网公司的投资有更高的要求，对我们电网的规划有更高的要求。我们现在可能有很多弃风等等问题是由于这个问题引起的，所以我们想在规划的层面上来研究这个风电场群接入之后我们输电系统这个规划的一些相关的基础科学的问题，来解决这个规划电网的适应性和经济性的问题。

在这个地方我们说从四个方面来考虑，第一个是风电功率接入下的网源的协调规划，这方面我们从电源结构和容量上，以及我们风电的开发与电网发展的协调方面，以及我们怎么样寻求在规划过程当中预先风电场群和电网的协调规划做出一些优化的方案。第二个是风电场群输电系统的自愈规划，也就是说我们的电网怎么样能够自愈。我们规划了自愈的目的，在这方面的目的是应对系统发生的大停电的事件，以及这些事件怎么来防止。我们这个自愈需要有两个支撑，一个是要网架的支撑，我有电网。第二个还需要有储能的支撑，这方面我们就要从电源出发结合我们风电的特性、结合电网的特性共同来研究。我们想综合利用储能以及自愈技术来实现我们电网的优化、自愈和恢复。第三个是输电系统的风险规划，这里面面临着很多风险，包括怎么样在可行性和最优性方面进行选择，我们存在技术风险也存在有经济的风险，这个投资的问题怎么回报，这些都属于不确定性规划的范畴。所以我们想结合多场景的技术和不确定性信息的数学描述方法来建立电网的风险规划模型。第四块是经济上的，就是我们用全生命周期成本的输电系统价值规划，用全生命周期成本的技术来支撑我们着眼于长期时间段内怎么样成本最小、利润最大，克服目前相对来说有一些短期的行为，从生命周期的角度来完善我们电网规划的思路。所以在这方面我们想从价值规划的角度来提出有关于未来智能电网发展的一些经济性的问题，这是一个背景。

我们的研究内容主要是分为这四方面，第一个是网源协调规划问题。这方面我们要考虑它的随机特性和聚合效应，研究不同条件下面风电的消纳能力。第二块要研究我们风电接入之后我们电力系统的随机生产模拟技术和机组组合的优化模型。第三块要评估我们弃风对全网机组运行的影响，得出全网当中或者地区在特定时段内我们的优化功率的调节方式，然后再考虑我们各种功率调节方式下跟电网和电源的耦合来研究网源协调规划的模型。在自愈规划上面要研究网络的自愈以及储能配制方面对满足自愈性能方面的影响，然后输电系统是自愈性能的指标，比如说从它的输电能力、蓄电能力以及自恢复能力的这些指标，包含自愈网架的输电和蓄电的以及自恢复能力的输电网多目标的自愈规划的模型。在风险规划上面要考虑发电场群出力的不确定性模型以及它的风险的评价指标和风险的规划模型。在全生命周期成本的价值规划上面，我们要用规划理论以及大规模风电产权接入的输电系统的整体的一个全生命周期的模型。然后再用成本效益的评估模型以及得出它的价值指标和建立多目标的价值规划模型。这个的研究思路就从网源协调、风险规划、自愈规划到价值规划。这个技术方案上面，从性能上我们有自愈的规划，从风险控制上有风险的规划，在经济性层面上有一个价值的规划，在协调运行层面上有网源的协调规划，从规划的四个层面来考虑我们的技术路线。

第一块，从网源的协调规划上面，我们从风电产权的随机特性、理论建模、出力仿真到弃风生产模拟机组组合，到网源协调规划模型里面的运行场景的构造方法、功率调节的优化方法以及电源规划同机组组合的协调优化模型，还有协调优化模型的分解简化得出不同功率条件方式下网源协调规划模型。这里面对风电功率的调节方式涉及到增加风电的主动功率的调节以及还要引入天然气这些快速响应的电源的辅助，以及依靠我们大规模储能装置。这里面就要通过储能系统和风电场的联合调节以及它的可调可控性，包括一些抽蓄和超级电容器来扩展我们的网络，加强功率交换的能力。这方面通过电网当中网络的加强，区域间的能力来实现不同区域间的功率交换，提高调峰和调频的能力。

比如说我们的模型当中有这个机组运行的成本，包括它的运行费用，包括它的起动费用，有线路投资的成本。在我们的约束条件当中包括了功率的平衡方程、线路的传输功率、常规机组的出力以及风电机组的出力、机组的最佳开停机的时间约束以及调频调峰的能力，来建立这样一个模型。这是第一块，网源协调的规划。

第二块，在自愈的规划上面我们从元件层和系统层建立，电网自愈的技术配制从储能的要求、自愈的策略，约束条件涉及到网架的运行、设备的运行以及我们电网自愈能力的指标。这里面包括了输蓄的能力指标以及自恢复的能力指标，然后我们建立这样一个多目标的规划模型进行求解，得出网架的规划和储能的设计。这里的目标涉及到输蓄电的能力最大和自恢复的能力最大。比如说这个方案当中我们涉及到多储能输蓄电的能力指标模型以及故障的自恢复能力指标模型和储能最优的这个配制模型，这些都是模型的一些数学描述，我介绍的可能理论的东西比较多可能数值就很少。储能的充放电模型以及网架设备的这些模型，我们把充电放电这些都挪进去，建立这样一个目标函数，然后又有储能设备的运行效益和这个N-1故障下的这个作业能力，建立这样一个自愈规划的模型。

第三块就是风险规划的研究上面，涉及到了不确定性的数学的建模，这里面我们把大规模风电产权的出力、线路的故障和检修、电源的装机容量、负荷的增长，这些我们跟随机的理论、风险的评估理论相结合进行风险的评价指标，得出风险的评价指标。这些评价指标涉及到了概率的可用、传输能力、切负荷费用的悲观值以及线路的过窄概念。经济性指标上面涉及到了它的投资收益和阻塞的能源。期望值再加上我们的控制策略和随机规划的理论来建立这个输电系统的多目标风险规划的模型。这方面就涉及到这样的一些风险指标，包括概率的可用传输能力、切负荷费用的悲观值，以及线路过窄的概念，由于时间关系我就不一一展开介绍这个内容了。

比如说我们在方案上面，这是我们对投资收益的风险建立的描述，总体这些我们建立这个最小切负荷悲观值概率可用值的这个传输能力。总体这些我们建立这一个最小切负荷悲观值概率可用值的传输能力。总体就是说我们建立有投资成本最小、有风险评估指标这些最好的以及相应的约束条件，约束条件也是一个概率的约束，这样的一个风险规划的模型。

第四块是价值规划的研究，价值规划当中我们是基于全生命周期的考虑大规模风电产权介入的输电系统的成本，这个成本当中有设备级的、系统级的，比如说涉及到投资、运行、故障、维护乃至废弃的成本，还有环境的成本，我们建立成本效应的模型，基于它的这些指标，包括改进的财务指标、效能指标以及风险评估的指标，得出它的价值指标最优，用不确定性规划理论和价值规划理论来建立这样一个价值规划的模型。这个模型当中我们涉及到了全命周期成本、费用、结构分解以及研究参数的选择，最后我们怎么样目标是比较全面正确的测算我们的电网成本，包括这是我们所做的典型的全生命周期成本的一些计算模型，涉及到它的投资、运行、维护和故障的成本，从系统级、设备级进行了描述。

比如说我们一块是用经济的净现值，一块是用内部的收益率来构建我们这样的一个目标函数。有可靠性的目标，有风险的目标形成了一个多目标的描述。这里面主要涉及到科学问题有四个，由于时间关系我再简要描述一下。一个是实现输电系统和风电产权的协调规划，这个从考虑运行和规划的两个层面。这里面的主要问题是一个机组组合的优化模型和网源协调的优化模型。第二个是我们要用稳定性理论和自愈理论相结合的来考虑输电网网架结构和输电性能的结构，来提高输电系统的自愈能力。第三个是我们的风险指标和不确定性因素的分析，然后来建立这个多目标的风险规划模型，提高输电系统的抗风险、抗不确定性的能力。第四个就是我们用价值指标和综合效益来建立全生命周期的模型，从全生命周期的角度来更好的提高输电系统的经济性。

以上是我的简要汇报，谢谢大家。

（本文根据现场录音整理，未经本人审核）