一、技术名称：风电场、光伏电站集群控制技术
二、技术类别：零碳技术
三、所属领域及适用范围：电力行业 新能源领域
四、该技术应用现状及产业化情况
我国规划 2020 年在甘肃、新疆、内蒙古、河北、吉林、江苏、山东和黑龙江等地区建成九个千万千瓦级风电基地，其中部分地区同时建设百万千瓦级光电基地，“规模化开发、集中并网”已成为我国可再生能源开发利用的主要模式之一。风电场、光伏电站集群控制技术可有效地平抑单一风场、光伏电站的随机性和波动性出力特性，形成规模和外部调控特性与常规电厂相近的电源，具备灵活响应大电网调度的能力，大幅度提高风电/光电的利用率。
目前，该技术已在甘肃酒泉 800 万千瓦风电场、300 万千瓦光伏电站进行示范应用，共接入敦煌、酒泉等 5 个协调控制主站，瓜州、玉门等 40 个控制子站，53 座风电场、18 座光伏电站、4 个火电厂，厂站规模达到 120 个，每年可减少弃风、弃光发电量 5%左右，相当于甘肃省每年增加发电量 10.4 亿 kWh，节约标准煤 33 万吨，减少碳排放 78 万 tCO2。
五、技术内容
1. 技术原理
该技术通过配合大电网完成风-光-火-水协调调度、紧急控制，对内协调控制各风电场、光伏电站、无功补偿设备等，采取集群内部的在线有功控制、无功电压调整、运行优化和本地安全策略，进而提高系统效率，减少弃风、弃光等现象发生。其应用主要基于以下几种研究和技术：实时监测网络与数据支撑平台研究，联合功率预测及应用支持系统研究，集群运行优化及安全稳定防线研究，风电场、光伏电站集群控制策略研究，风/光电出力特性及建模验证和关键信息提取、可视化与可扩展方面的关键技术等。
2. 关键技术
（1）基于测风测光网络和实时监测数据平台的风光电源的动态状态估计技术提出风光电源的动态状态估计方法，为风/光建模、联合功率预测系统开发和风光集群在线控制提供基础数据支持；
（2）大型风电、光伏集群“机组-场站-集群子网”多颗粒度建模技术提出大型风电、光伏集群“机组-场站-集群子网”多颗粒度建模技术，为分层集群控制奠定模型基础；
（3）大规模风光集群联合功率预测及其误差综合评估技术提出大规模风光集群联合功率预测及其误差综合评估技术，为集群控制系统提供关键决策依据；
（4）风电场、光伏电站集群有功、无功、安稳一体化控制技术该技术通过集群方法实现内外分层协调控制，可有效提升网源协调能力。
3. 工艺流程
风光集群控制系统结构图见图 1.
图 1 风光集群控制系统结构图
六、主要技术指标
1.有功控制命令控制周期≤5min；新能源电站有功控制响应时间≤10s，控制偏差≤3MW；新能源电站申请更改有功出力计划的时间间隔≤1min；
2.电压控制命令控制周期≤5min；无功控制命令控制周期≤1min；新能源电站电压控制响应时间≤120s，控制偏差≤0.5kV；
3.调度中心站安全稳定控制策略在线刷新周期≤5min；厂站端控制装置本地整组动作时间≤30ms，系统整组动作时间≤100ms；
4.重要模拟量更新周期≤3s；开关量状态变化传送时间≤2s；场站侧命令执行时间≤1s。
七、技术鉴定情况
该技术已获得国内发明专利 12 项，获得实用新型 10 项目；软件著作权 25 项；制定技术标准 20 项；出版专著 3 本。
八、典型用户及投资效益
典型用户：甘肃酒泉千万千瓦风电基地、百万千瓦光电基地等。
典型案例
案例名称：酒泉大规模风、光集群控制系统示范工程
建设规模：建成覆盖 800 万千瓦风电场、300 万千瓦光伏电站的新能源集群控制系统示范工程。建设条件：风、光集群控制系统示范工程为四级控制体系，分别为调度中心站、控制主站、控制子站和执行站，风电场、光伏电站升压站作为控制子站，各个风电场、光伏电站作为执行站。主要建设内容：建设以测风塔、测光站为主的资源监测网络，覆盖风电基地、光电基地的运行监测网络，集群控制系统调度中心站、控制主站、控制子站、执行站的建设。主要设备为 44 座测风塔、18 座测光站，1 个调度中心站、5 个控制主站、40 个控制子站、75 个执行站。项目总投资 7880 万元，建设期为 36 个月。应用风电场、光伏电站集群控制技术每年可减少弃风、弃光发电量 5%左右，产生年经济效益 6.3 亿元，可节约标准煤 33 万 t，减少碳排放约 78 万 tCO2，碳减排成本约 100 元/tCO2。
九、推广前景和减排潜力
随着我国新能源发展战略的持续推进，在今后一段时期内我国大规模风电基地、光电基地的建设还会保持高速发展态势，风电场、光伏电站集群控制系统将具有广阔的发展空间和推进应用前景。预计未来 5 年，该技术可推广应用 30 套，包括 10 套中心站和约 1000 套厂站端装备，年可以减少弃风、弃光电量约 63 亿 kWh，可减少碳排放 468万 tCO2。
