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武汉大学（廖思阳）：2024面向新型电力系统稳定支撑的大容量工业负荷虚拟电厂互动控制与工程实践报告

公用事业 2024-07-11 廖思阳武汉大学光影

核心观点：高耗能工业参与电网供需互动符合国家战略，能够有效解决新能源发展与电网调节的矛盾，提升电网灵活性，促进清洁低碳和供需协同发展。
问题背景：新能源快速发展但受地理分布、传输能力和调峰限制，导致弃风、弃光现象严重（2020年新疆、蒙西、甘肃弃风率分别为14%、9%与7.6%，西藏、新疆、青海弃光率分别为24.1%、7.4%、7.2%）。储能平抑可再生能源波动价格昂贵。
解决方案：利用高耗能工业负荷的调节能力，发挥类似储能的作用，通过负荷侧控制实现快速响应。
政策导向：国家政策支持工业领域电力需求侧管理，鼓励高耗能负荷参与电力辅助服务和市场常态化运行（如2015年国家发改委、2017年六部委、2019年工信部、2021年国家发改委、2023年国家发改委、2024年国网能源院的相关政策）。
可行性分析：区位契合（电解铝分布在风电消纳问题突出的地区）、可调容量大（电解类、电弧炉负荷占全社会用电量约18%）。
优势特点：容量占比大（达18%）、调节速度快（秒级连续控制）、改造成本低（通过集中控制器改造）。
技术实现：
- 工业负荷的有功快速控制技术：调节速度快、可调、可控、代价低，能与其他手段配合，可调容量大。
- 电解铝负荷建模：热蓄能负荷特性，功率可在±25%范围内连续调节，通过调节直流侧电压控制负荷功率。
- 负荷控制方法：通过电压调整实现连续调整，考虑饱和电抗器和变压器分接头配合。
- 负荷控制平台及终端：实现实时监控和远程控制。
示范工程：蒙东霍煤鸿骏铝业孤网项目，现场实测数据验证励磁控制和饱和电抗器控制的有效性。
虚拟电厂仿真模拟系统：快速搭建闭环实验环境，集成终端管理平台、设备、仿真模型，支持典型工业场景仿真和负荷调节实验分析。
研究成果：牵头编写中电联标准，拥有核心专利（15项），发表多篇电解铝负荷控制论文。
结论：电解铝负荷生产受冶炼温度影响小，短暂功率调节不影响生产，已建立详细控制模型，通过有功快速控制，工业负荷能有效参与电网电力电量平衡，平抑新能源波动，降低电网调节负担，实现工业用户的绿色低碳生产。

武汉大学（廖思阳）：2024面向新型电力系统稳定支撑的大容量工业负荷虚拟电厂互动控制与工程实践报告

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