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鲁宗相

清华大学 电机系 长聘教授

研究方向

风电/太阳能发电并网分析与控制、能源与电力宏观规划、电力系统可靠性、分布式电源及微电网

北京市海淀区清华大学西主楼3区211

luzongxiang98@tsinghua.edu.cn

010-62782945

  • 个人介绍
  • 教学情况
  • 科研项目
  • 论著专利
  • 学术兼职

1998年清华大学电机系本科毕业;2002年清华大学博士毕业后留校任教至今。IET Fellow,IEEE Senior Member,中国电机工程学会高级会员,四川电机工程学会副理事长,北京电机工程学会新能源专业委员会副主任委员,可再生能源学会综合系统专委会副主任委员,全球能源互联网发展合作组织新型电力系统专委会副秘书长,四川省“峨眉计划”特聘专家,成都市“蓉漂计划”专家。主要研究方向为风电/太阳能发电并网分析与控制、能源与电力宏观规划、电力系统可靠性、分布式电源及微电网。出版著作及合著12部(英文专著2部),发表论文200余篇,获授权发明专利80余项。获国家科技进步奖二等奖1项,日内瓦国际发明金奖2项、银奖1项,省部级奖励30项,其中一等奖8项,二等奖11项,三等奖11项。2023年入选美国斯坦福大学发布的“全球前2%顶尖科学家榜单第六版”,2024年入选中国发明协会评选的“当代发明家”。

个人简历

2024.07~今 清华大学电机系,长聘教授

2019.07~2024.06 清华大学电机系,长聘副教授

2006.01~2019.06 清华大学电机系,副教授

2002.08~2005.12 清华大学电机系,讲师

个人荣誉

1、科研成果获奖

项目获奖

1) 2023年度,日内瓦国际发明展金奖

2) 2023年度,日内瓦国际发明展银奖

3) 2023年度,河北省科技进步奖一等奖

4) 2023年度,中国可再生能源学会科技进步奖一等奖

5) 2023年度,中国电工技术学会科技进步奖一等奖

6) 2023年度,中国电力创新奖一等奖

7) 2023年度,北京市科技进步奖二等奖

8) 2022年度,中国电力科学技术进步奖二等奖

9) 2021年度,中国电力创新奖一等奖

10) 2021年度,中国电工技术学会科技进步奖二等奖

11) 2021年度,日内瓦国际发明展金奖

12) 2020年度,电力科技进步奖二等奖

13) 2020年度,第十届吴文俊人工智能科技进步奖二等奖(中国人工智能学会)

14) 2019年度,国家科技进步奖二等奖

15) 2019年度,河北省科技奖二等奖

期刊论文获奖

1)2023年度,中国领跑者5000论文奖

2)2022年度,《电力系统自动化》年度优秀论文一等奖、二等奖

3)2022年度,《中国电力》期刊优秀论文

4)2021年度,中国电力出版社成立70周年70种精品图书

5)2021年度,《中国电力》期刊优秀论文

6)2021年度,中国电机工程学会期刊优秀论文三等奖

7)2021年度,中国领跑者5000论文奖

8)2020年度,中国领跑者5000论文奖

9)2019年度,中国电机工程学会优秀论文奖一等奖

会议论文获奖

1)Xiaoqian Guo, Ying Qiao, Zongxiang Lu, etc. Fast Optimal Power Allocation Algorithm for Multi-Terminal AC/DC Hybrid Grids With Wind Power Integration. The 6th International Conference on Renewable Power Generation (RPG), Wuhan, China, 19–20 October 2017(Best conference paper)

2)Yida Ye, Zongxiang Lu, Ying Qiao, etc. Conditional probabilistic modeling of wind power forecast error. 2017 IEEE Power and Energy Society General Meeting, Chicago, IL USA, 16 – 20 July 2017. (Best GM Conference Papers)

3)Wenzu Wu, Kunjin Chen, Ying Qiao, Zongxiang Lu. Probabilistic Short-term Wind Power Forecasting Based on Deep Neural Networks. 2016 International Conference on Probabilistic Methods Applied To Power Systems, Beijing, China, 16-20 October 2016. (PMAPS Roy Billiton Student Paper Bronze Award)

2、教学成果获奖

1)2012年清华大学第十二届实验技术成果奖(二等奖)

2)2009年清华大学青年教师教学优秀奖

授课情况

1、本科生课程:

发电厂工程,2008年-2023年,每逢春季学期开课,大三年级本科生

电力系统分析与控制,2023年起,每逢春季学期开课,大三年级本科生

新能源发电与并网,2009年起,每逢秋季学期开课,大三年级本科生

2、研究生课程:

电力系统不确定性分析,2008起,每逢秋季学期开课,研究生

学生培养及学生所获荣誉

1、已毕业学生

毕业博士8人:李立(2005-2011),王彩霞(2006-2011),李海波(2012-2017),叶一达(2014-2019),李昊(2016-2021),林弋莎(2018-2023),姜继恒(2017-2024),李佳明(2019-2024)

毕业工学硕士13人:赵明欣(2007-2009),吴林林(2008-2010),王震(2009-2011),兑潇玮(2010-2012,转博,导师:朱桂萍,2017年毕业),李剑楠(2011-2013),戴梦(2012-2014),程丽娟(2013-2015),龚莺飞(2014-2016),武晗(2014-2017),吴晓刚(2015-2017),王尤嘉(2015-2017),伍俊(2015-2018),张帆(2016-2018)

毕业工程硕士28人:李风羽(2004-2009),王正英(2005-2009),王鹏(2007-2010),杨莉(2007-2013),沈战岭(2008-2013),唐春华(2008-2013),吴宇辉(2008-2014),崔绍华(2009-2011),汪大为(2009-2011),司派友(2009-2012),康龙(2009-2012),孔晓培(2009-2013),梁廷婷(2009-2013),王丰(2009-2014),王建伟(2009-2013),龙志(2009-2013),阎娜(2010-2015),李明辉(2010-2015),任昱(2010-2015),李远卓(2012-2016),梁雷(2013-2016),陈璐(2012-2017),耿博(2013-2018),卢奕城(2014-2017),郑千子(2014-2018),景涛(2014-2018),陈勇刚(2014-2018),姜忠炜(2014-2019)

毕业工程管理硕士5人:张培荣(2012-2014),张晶(2014-2016),项浩(2019-2022),杨乾坤(2020-2023),贾新宇(2019-2024)

2、在读学生

在读博士生7人:陈瑞捷、张仕钰、何永胜(工博)、杨旭(工博)、霍子宇、郭旭、申萌均(工博)

在读硕士生1人:梁宏程

纵向项目

1)2009.01-2012.12,国家自然科学基金委员会/国重专项基金,课题负责人,“微电网系统若干应用基础理论研究”课题一“微电网系统动态建模、运行及其与主网相互作用机理仿真研究”

2)2011.01-2013.12,国家自然科学基金委员会/面上基金,负责人,“基于功率预测的集群风电融入大电网的主动运行控制策略研究”

3)2011.09-2013.07,国家科技部/科技支撑项目,子课题负责人,“风光储输示范工程关键技术研究”课题四“联合发电系统运行与维护关键技术”(2011BAA07)

4)2012.01-2017.12,国家自然科学基金委员会/重大基金,技术骨干,“大规模风电接入电力系统运行与控制理论研究”课题一“基于风资源时空动力学与统计学特性解耦的功率预测理论与方法”

5)2012.01-2014.12,国家科技部/863项目,任务负责人,课题“间歇式电源并网规划与随机全过程分析技术研究与开发”任务四“间歇式电源与电网的协调规划技术”

6)2013.01-2015.12,国家科技部/科技支撑项目,任务负责人,课题“区域智能电网综合示范工程”任务二“消纳大规模间歇式能源的智能调度与控制技术”

7)2016.07-2020.12,国家科技部/重点研发计划项目,课题负责人,“未来电力系统结构形态演化模型及电力预测方法”

8)2017.01-2020.12,国家自然科学基金委员会/面上基金,负责人,“高比例可再生能源场景下的电力系统灵活性规划研究”

9)2018.01-2021.12,国家自然科学基金委员会/智能电网联合基金,负责人,“高比例可再生能源未来电网的源网协调一体化规划基础理论与关键技术研究”(U1766201)

10)2018.07-2021.6,国家科技部/重点研发计划项目,骨干人员,“促进可再生能源消纳的风电/光伏发电功率预测技术及应用”

11)2021.12-2025.11,国家科技部/重点研发计划项目,课题负责人,“光伏/风电场站实时调节能力动态评估技术”

12)2024.01-2027.12,国家自然科学基金委员会/智能电网联合基金,负责人,“高比例风光电源不确定度理论与电网调控技术”

专著12部,发表论文200 余篇,其中SCI收录38篇,EI收录100余篇,授权发明专利85项。

1、专著

1) Zongxiang Lu, Haibo Li, Ying Qiao, Xie Le, Chanan Singh. Power System Flexibility. Academic Press (Elsevier), 2023.09

2)鲁宗相,黎静华,伍声宇. 电力系统高比例可再生能源发展路径,北京:科学出版社,2022.12

3)鲁宗相,黎静华,伍声宇. 高比例可再生能源电力系统形态及演化,北京:科学出版社,2022.3

4)鲁宗相,乔颖,李海波,闵勇,胡伟. 高比例可再生能源电力系统灵活性:概念、理论与应用,北京:电力出版社,2022.1

5)肖子牛,鲁宗相,任洲洋,王铮,胡博. 新能源中长期电量预测与优化调度,北京:气象出版社,2021.7

6)Zongxiang Lu, Shuangxi Zhou. Integration of Large Scale Wind Energy with Electrical Power Systems in China, Wiley, 2018

7)曾平良,鲁宗相,王秀丽,程林,等. 大规模新能源并网规划,中国电力出版社,2017

8)鲁宗相,闵勇,乔颖. 微电网分层运行控制技术及应用,电子工业出版社,2017

9)杨汾艳,唐景星,鲁宗相. 500kV终端变电站可靠性分析,中国电力出版社,2013

10)胡文堂,余绍峰,鲁宗相,高胜友. 输变电设备风险评估与检修策略优化,中国电力出版社,2011

11)周双喜,鲁宗相. 风力发电与电力系统, 中国电力出版社, 2011

12)鲁宗相. 电厂事故的可靠性预测与防范, 中国电力出版社, 2007

2、Book Chapter

1) Zongxiang Lu, Guiping Zhu. China’s Resources, Energy and Sustainable Development: 2020, Pages 99-160, Chapter 4 The Transition of China’s Power System, Springer, 2021, ISBN: 978-981-33-6099-0

2)姚强、于永达、朱桂萍、麻林巍、蔡文佳、齐天宇,等. 中国资源能源与可持续发展. 第13、14章,390-450页,科学出版社,2015,ISBN:978-7-03-045976-3

3)周孝信,鲁宗相等. 能源革命中电网技术发展预测和对策. 总论部分,3-142页,科学出版社,2015,ISBN:978-7-03-045536-9

4)Guiping Zhu, Zongxiang Lu, Zanji Wang. Sustainable Automotive Energy System in China, Pages 271–299, Edited by China Automotive Energy Research Center. New York, USA: Springer Press, 2013, ISBN 978-3-642-36847-9

5)肖立业,齐智平,鲁宗相等. 中国战略性新兴产业研究与发展-智能电网. 第五章5.1,5.2节,199-231页,机械工业出版社,2013,ISBN:978-7-111-43192-3

6)清华大学中国车用能源研究中心. 中国车用能源展望2012. 第9章,220-240页,科学出版社,2012,ISBN:978-7-03-032796-3

3、国际期刊论文代表作

1) Jiaming Li, Ying Qiao, Zongxiang Lu*, Wei Ma, Xin Cao, and Rongfu Sun. Integrated Frequency-constrained Scheduling Considering Coordination of Frequency Regulation Capabilities from Multi-source Converters. JOURNAL OF MODERN POWER SYSTEMS AND CLEAN ENERGY, 2024, 12(1): 261-274

2) Yisha Lin, Ying Qiao, Zongxiang Lu*. Long-term generation scheduling for renewable-dominant systems concerning limited energy supporting capability of hydrogeneration. IET Generation Transmission & Distribution, 2022, 16(1): 57-70

3) Hao Li, Ying Qiao, Zongxiang Lu*, Baosen Zhang, Fei Teng. Frequency Constrained Stochastic Planning Towards a High Renewable Target Considering Frequency Response Support from Wind Power. IEEE Transactions on Power Systems, 2021, 36(5): 4632-4644

4) Hao Li, Zongxiang Lu*, Ying Qiao, Baosen Zhang, Yisha Lin. The Flexibility Test System for Studies of Variable Renewable Energy Resources. IEEE Transactions on Power Systems, 2021, 36(2): 1526-1536

5) Yida Ye, Ying Qiao, Le Xie, Zongxiang Lu*. A Comprehensive Power Flow Approach for Multi-terminal VSC-HVDC System Considering Cross-regional Primary Frequency Responses. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, 2020, 8(2): 238-248

4、国内期刊论文代表作

1) 姜继恒,鲁宗相,乔颖,李佳明,程艳,关逸飞,汪挺. 基于全阶模型的直驱风电机组多时间尺度等效惯量机理建模[J]. 电力系统自动化, 2024, 48(08):79-90.

2) 鲁宗相,李佳明,乔颖,姜继恒,王伟胜,朱凌志,王仕柏,苗伟威. 新能源场站快速频率支撑能力评估研究现状与技术展望[J]. 电力系统自动化, 2024, 48(10):1-19.

3) 鲁宗相,姜继恒,乔颖,闵勇,李昊. 新型电力系统广义惯量分析与优化研究综述. 中国电机工程学报,2023,43(5):1754-1775

4) 李梓丘,乔颖,鲁宗相. 海上风电-氢能系统运行模式分析及配置优化. 电力系统自动化. 2022,46(08): 104-112

5) 鲁宗相,李昊,乔颖. 从灵活性平衡视角的高比例可再生能源电力系统形态演化分析[J] . 全球能源互联网,2021,4(1):12-18.

5、授权专利

1) 基于实测数据的风光储电站有功及无功控制系统建模方法, 2016100498209, 2019/1/11

2) 计及转供能力的海上风电场主变压器容量优化方法, 2014108014360, 2019/1/11

3) 一种重要电力用户应急保障方法及系统, 2016109519855, 2019/2/22

4) 用于黑启动的区域电网多断面动态可靠性评估方法, 201410750946X, 2019/3/26

5) 基于量测风速与空间相关性的异常数据点的校正方法, 201510876711.X, 2019/5/31

6) 新能源电站实时有功的分配方法及分配装置, 201710055594.X, 2020/2/18

7) 提高风电消纳能力的方法及装置, 201710055630.2 , 2020/3/31

8) 风电场有功控制的方法、装置及系统, 201710692543.8 , 2020/3/31

9) 风电功率概率预测方法及装置, 201710055611.X, 2020/6/19

10) 新能源电站电压平衡优化方法及存储介质, 201711130381.5 , 2020/6/19

11) 预测误差极值分析方法、装置、计算机设备和存储介质, 201810620054.6 , 2020/7/31

12) 中长期风电功率预测方法、装置、计算机设备及存储介质, 201810798484.7 , 2020/7/31

13) 一种基于调峰效果的负荷侧储能优化配置方法, 201711173260.9 , 2020/9/15

14) 交直流混联系统的最优潮流分配方法、存储介质及设备, 201711442803.2 , 2020/9/15

15) 风电功率组合预测方法、装置、计算机设备和可读存储介质, 201810644589.7 , 2020/9/15

16) 一种确定设备并网时系统稳定性的方法及装置, 201910428481.9 , 2020/9/15

17) 多电源运行方式的优化方法, 201510045924.8 , 2020/11/10

18) 风电功率异常数据辨识方法及辨识装置, 201710055628.5 , 2020/12/4

19) 风电功率概率预测方法、存储介质及设备, 201710757703.2 , 2020/12/22

20) 电网电压控制方法、装置、计算机设备和存储介质, 201811641746.5 , 2020/12/22

21) 混合储能系统及其功率控制方法、存储介质, 201711435559.7 , 2021/1/12

22) 储能电池多功能运行优化方法、系统和存储介质, 201910043523.7 , 2021/1/12

23) 光伏数据聚类方法、光伏功率预测方法、存储介质和设备, 201710935988.4 , 2021/1/26

24) 调频参数获取方法、装置、计算机设备及可读存储介质, 201910654489.7 , 2021/3/30

25) 风电弃风电量的计算方法、装置、计算机设备和存储介质, 201811466587.X, 2021/4/20

26) 一种确定设备并网时稳定性的方法及装置, 201910428777.0 , 2021/5/14

27) 无功功率的配置方法、计算机设备以及可读存储介质, 201910748315.7 , 2021/6/15

28) 风电场群输电设备的选型方法, 201711098785.0 , 2021/7/13

29) 储能电池的倍率确认方法、装置、计算机设备和存储介质, 201810669505.5 , 2021/7/13

30) 高压连锁脱网风险的预测方法、装置及设备, 201811473676.7 , 2021/7/13

31) 换流站协同控制方法、装置、计算机设备和存储介质, 2018106679067, 2021/9/7

32) 风电供暖系统能量流控制方法和装置, 2018113193617, 2021/9/7

33) 可再生能源占比的确定方法、装置和计算机设备, 2019112517670, 2021/9/7

34) 海上风电集群输电系统结构优化方法及存储介质, 201710785846.4 , 2021/10/12

35) 风电机组调频方法、装置、计算机设备和存储介质, 201810621924.1 , 2021/11/30

36) 电网系统频率调整方法、装置、计算机设备及存储介质, 201910644919.7 , 2021/11/30

37) 配电网无功优化方法、装置、计算机设备及可读存储介质, 2019105926377, 2022/3/11

38) 光伏场站功率的确定方法、装置和计算机设备, 2019114042375, 2022/3/18

39) 电压控制方法、装置、设备、计算机设备和存储介质, 2019101292230, 2022/3/22

40) 一种电力系统规划方案的运行模拟方法, 201910536772X, 2022/4/15

41) 发电权交易效果评估方法、装置、计算机设备和存储介质, 201910314332X, 2022/7/29

42) 用于电力系统的储能一次调频控制方法及装置, 2021101213024, 2022/8/16

43) 控制用电负荷的方法、装置、计算机设备和存储介质, 2020107827491, 2022/12/9

44) 电力系统储能配置方法、装置、计算机设备和存储介质, 2021100987314, 2022/12/30

45) 风电场频率支撑能力估计方法、装置和计算机设备, 2021100987988, 2023/4/7

46) 中长期风电电量预测方法、装置、计算机设备及存储介质, 2019110883028, 2023/4/14

47) 基于非参数概率预测及风险期望的风电日前消纳优化方法, 2016111610217, 2023/5/23

48) 多时空尺度电力系统频率全轨迹协调优化控制方法, 2023103933103, 2023/6/16

1、学术组织任职

1)IET Fellow (2018-present)

2)IEEE Senior Member (2018-present), Member (2002-2018)

3)中国气象服务协会,能源气象专业委员会副主任委员(2023-)

4)全球能源互联网发展合作组织,新型电力系统专委会委员、副秘书长(2023-)

5)中国可再生能源学会,综合系统专委会副主任委员(2022-)

6)中国电机工程学会,高级会员(2015-),咨询委员会(2020-)、电力名词委员会(2020-)

7)北京电机工程学会可再生能源专业委员会,副主任委员(2019-)

8)中国电机工程学会能源互联网专委会,委员(2018-),秘书长(2018-2020)

9)中国能源研究会电能专委会电力系统可靠性学组,委员(2018-)

10)中国能源研究会储能专业委员会,委员(2016-)

11)中电联电力行业可靠性管理委员会,委员(2010-)

12)北京电机工程学会风能发电专业委员会,委员(2010-)

13)中国电工技术学会电工产品可靠性研究会,委员(2005-)

14)中国电机工程学会可靠性专委会,委员(2004-)

2、国内外期刊编委

1)《供用电》编委,2014-

2)《分布式能源》编委,2016-

3)《电力系统保护与控制》编委,2018-

4)《电气工程学报》编委,2019-

5)《电力系统自动化》编委,2019-

6)Wind Energy, member of editorial board, 2019-

7)Protection and Control of Modern Power Systems, member of editorial board,2018-

国家自然科学基金项目《高比例可再生能源未来电网的源网协调一体化规划基础理论与关键技术研究》成果介绍

项目内容简介

我国严重弃风弃光的窘迫现状和高比例可再生能源未来发展愿景形成了巨大反差,如何规划设计可再生能源并网运行从弃风弃光到高比例消纳“负正翻转”的技术途径成为我国电力行业迫在眉睫的难题。本项目针对我国高比例可再生能源未来电网发展场景,深入研究全新的源网一体化规划基础理论与关键技术,建立分布式灵活资源和负荷深度耦合的广义负荷模型与考虑资源、电源互补特性的高比例大规模可再生能源场站模型,提出精细刻画波动电源随机特性、适应复杂工况源荷双向响应的运行模拟方法,针对源端电网可再生能源大规模集中开发和受端电网常规电源“空心化”的不同特点分别提出立体组网、弱扩张型网络的规划方法,建立适应高比例可再生能源复杂场景的电网规划评价指标与方法。预期研究成果可为我国高比例可再生能源未来电网愿景的实现提供有效的规划理论和技术,为国际可再生能源发展提供中国式范本。

课题一针对既具有高比率分布式可再生能源、电动汽车充放电随机波动特性又具有储能与需求侧响应的分布式灵活资源的新型电力系统,提出了采用源荷“机理分析,数据统计,能量互补耦合性”相结合的方法进行负荷深度耦合的广义负荷建模,揭示广义负荷的时空演变特性并建立其描述方法与预测模型。通过在可再生能源、储能容量规划与供电可靠性评估中的应用中得到检验,证明所提出的广义负荷模型的有效性。

课题二针对传统的电源规划模型在多类型资源、电源互补特性的刻画方面不足问题,项目研究了考虑资源互补的新型大规模可再生能源场站建模方法以及可用于大电网规划的风光电等波动电源的多时空尺度聚合模型,提出了考虑与灵活资源互补的新型大规模可再生能源场站模型及其出力特性,有效地对新型发电单元进行了数学描述与建模,丰富了电网规划的可再生能源模型库,研究结果表明传统忽略风机与光伏单元的可用性、可靠性与可再生能源基地内部的复杂特性的可再生能源场站建模方法不能有效、准确反映电网电源实际运行工况,所提方法可以提高可再生能源出力感知精度。方法对揭示高比例可再生能源环境下大规模可再生能源之间以及与灵活资源之间的互补聚合机理具有重大参考价值。

课题三针对高比例新能源接入带来的电力系统供需平衡模式转变问题,研究了系统源荷双向响应的模型、机制及分析方法,提出了将各类电源及负荷随机时序特性均建模至网络节点的源网荷储一体化电力电量分析模型,最大限度保留了参与系统平衡的各元件的随机特性和约束特性;提出了基于源荷失配量的源荷双向响应场景识别方法,解析了高比例新能源电力系统源荷响应的作用机理,基于此方法可在规划阶段估算负荷侧响应的需求容量;建立了适合我国“国分省”多级平衡机制的分析框架和求解方法,可体现不同市场化程度下的跨区灵活支援能力对系统平衡特征的影响。研究方法和软件实现6个区域电网27个省级电网公司部署,为我国“十四五”规划研究工作起到重要支撑作用。

课题四针对我国可再生能源大规模开发集中输送模式下源端电网外送电源特性调控及其与本地电网交互影响的多重难题,基于分层思想,提出了源端网络立体组网规划技术。考虑大规模可再生能源的平滑效应原理与频率支撑的聚合等效原理,提出了计入可再生能源自身调频调峰能力实现多元支撑汇集网络的规划方法。基于潮流跟踪法,实现了网络功能层划分,并提出了本地消纳与跨区输电的全局优化模型及其求解算法。研究结果表明所提方法能够有效协调资源驱动型可再生能源电源基地规划与本地电网的输配网络规划,综合优化本地消纳与跨区输电功能。

课题五针对常规电源“空心化”的弱扩张型的受端电网,短路容量增加、电气距离缩短、惯性提升等电网扩张效益萎缩而导致常规规划方法失效的难题,项目研究了高比例可再生能源电网安全稳定质变的内涵及安全稳定拐点分析方法,研究了提升系统安全稳定的技术框架和适应受端电网特征的规划方法。提出了高比例新能源电力系统稳定拐点分析方法、拐点存在判据,提出了高比例新能源替代常规电源后系统稳定演化机理及拐点求解方法;提出了基于社团结构的受端电网多目标优化规划方法和动态无功补偿配置优化方法。研究结果表明,网架结构优化和新型技术配置规划将有效解决未来受端电网的新能源规模不断扩大而稳定性下降的问题,将为受端电网规划提供有效的技术方法。

课题六针对未来高比例可再生能源电力系统关键性能指标的关注点发生变化、现有规划方案评估方法及指标失效的问题,项目开展了适应高比例可再生能源复杂场景的电网规划评价指标与方法研究,揭示了电力系统灵活性平衡机理,基于KPI方法提出了涵盖安全性、可靠性、经济性与灵活性的电网性能评价指标体系及其计算方法。基于概率化建模方法,提出了非时序生产模拟模型及其求解算法,实现了“四性”指标的模拟分析。考虑电网规划方案的多时间尺度运行适应性,提出了调峰调频性能短时间尺度和中长期尺度的综合评价模型和评价方法。研究结果表明,所提的高比例可再生能源电网规划方案评价方法与指标体系能够全面反映系统的各类性能,有效弥补现有评价工作的缺陷,该方法对未来电网规划方案评价起到重要支撑作用。

项目取得的代表性成果如下:

论文

1) Li Haibo; Qiao Ying Lu Zongxiang. Probabilistic Flexibility Evaluation for Power System Planning , IEEE Transactions on Power Systems, 2018.05, Considering Its Association With Renewable Power Curtailment. 33(3):3285~3295, SCIE, EI.

2) Zhang Fan ; Qiao Ying;(#)Lu Zongxiang, Extreme wind power forecast error analysis application in day-ahead reserve capacity planning, IET Renewable Power Generation, 2018, 12(16):1923~1930, SCIE, EI,

3) Shi Kunpeng ; Qiao Ying; Zhao Wei; Wang Qing; Liu Menghua; Lu Zongxiang, An improved random forest model of short-term wind-power forecasting to enhance accuracy, efficiency, and robustness , Wind Energy, 2018.12, 21(12):1383~1394, SCIE, EI.

4) Lu Zongxiang, Ye Yida, Qiao Ying; An Adaptive Frequency Regulation Method With Grid-Friendly Restoration for VSC-HVDC Integrated Offshore Wind Farms, IEEE Transactions on Power Systems, 2019-9, 34(5):3582-3593. SCIE.

5) Yida Ye, Ying Qiao, Le Xie, Zongxiang Lu, A Comprehensive Power Flow Approach for Multi-terminal VSC-HVDC System Considering Cross-regional Primary Frequency Responses, Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, 2020, 8(2):238-248.

6) Hao Li, Zongxiang Lu, Ying Qiao, Baosen Zhang, Yisha Lin. The Flexibility Test System for Studies of Variable Renewable Energy Resources. IEEE Transactions on Power Systems, 2020

7) 乔颖; 郭晓茜; 鲁宗相; 孙荣富; 考虑系统频率二次跌落的风电机组辅助调频参数确定方法, 电网技术, 2020, (03):807-815

8) Hao Li, Ying Qiao, Zongxiang Lu, Baosen Zhang and Fei Teng, Frequency-Constrained Stochastic Planning Towards a High Renewable Target Considering Frequency Response Support From Wind Power, in IEEE Transactions on Power Systems, vol. 36, no. 5, pp. 4632-4644, Sept. 2021, doi: 10.1109/TPWRS.2021.3066991

学术专著

1) 曾平良,鲁宗相,王秀丽,程林,等. 大规模新能源并网规划,中国电力出版社,2017

2) 鲁宗相; 乔颖; 李海波. 高比例可再生能源电力系统灵活性:概念、理论及应用, 中国电力出版社, 2021

3) 专利

4) 乔颖,鲁宗相,林弋莎.风电弃风电量的计算方法、装置、计算机设备和存储介质[P].中国:201811466587X,2018-12-03.

5) 王靖然,孙荣富,乔颖,等.风电供暖系统能量流控制方法和装置[P].中国:2018113193617,2018-11-07.

6) 孙荣富,王靖然,乔颖,等.风光集群有功控制方法、装置、计算机设备和存储介质[P].中国:201811302389X,2018-11-02.

7) 鲁宗相,乔颖,张帆.用于中长期发电计划的中长期预测[P].中国:2018107984847,2018-07-19.

8) 鲁宗相,乔颖,张帆.适应机组组合需求的组合预测方法[P].中国:2018106445897,2018-06-21.

9) 鲁宗相,乔颖,张帆.用于日前备用安排的预测误差极值分析[P].中国:2018106200546,2018-06-15.

会议报告

1) 特邀报告, Zongxiang Lu, Transition of Power System with High Share of RE based on the View of Flexibility, IEEE Sustainable Power & Energy Conference (iSPEC 2019), Beijing, 2019.11.22-2019.11.23

2) 特邀报告, Zongxiang Lu, A Coordinated Strategy for VSC-HVDC Integrated Offshore Wind Farms to Enhance Two-Stage Frequency Regulation Capability, The 14th IET International Conference on AC and DC Power Transmission (ACDC 2018), Chengdu, 2018.6.28-2018.06.29

3) 特邀报告, Zongxiang Lu, Flexible Resource Planning in Future Power System with High Penetration of Renewable Energy, Powercon 2018, Guangzhou, 2018.11.06-2018.11.08

4) 特邀报告, Zongxiang Lu, Wind Power Forecast Method Considering its Application in Power Grid Dispatching, 2019 IEEE 3rd International Electrical and Energy Conference (CIEEC2019), Beijing, 2019.09.07-2019.09.09

5) 特邀报告, Zongxiang Lu, The Flexibility Test System for Studies of Variable Renewable Energy Resources, The IEEE Conference on Energy Internet and Energy System, Wuhan, 2020.10.30-2020.11.01

6) 特邀报告, Zongxiang Lu, Key technologies and applications of transmission system planning for large-scale offshore wind power clusters in the middle and far sea, 2020 IEEE Sustainable Power & Energy Conference, Chengdu, 2020.11.23-2020.11.25

7) 特邀报告, Zongxiang Lu, Renewable Energy Dominated Power System Long Term Planning Considering the Carbon Neutral Target, The 6th International Symposium on the Future of Renewable Energy, Beijing, 2021.09.09

8) 特邀报告, Zongxiang Lu, Long-term generation scheduling for renewable-dominant systems concerning limited energy supporting capability of hydrogeneration, The IEEE Conference on Energy Internet and Energy System, Taiyuan, 2021.10.22-2021.10.25

9) 特邀报告, Zongxiang Lu, Long Term Planning of Renewable Energy Dominated Power System Considering Flexibility, 2021 INTERNATIONAL CONFERENCE ON POWER SYSTEM TECHNOLOGY, Haikou, 2021.12.08-2021.12.09

10) 特邀报告, Zongxiang Lu, Flexibility Issue of Ultra High Share Renewable Energy Power System, IEEE Sustainable Power & Energy Conference (iSPEC 2021), Nanjing, 2021.12.23-2021.12.25

11) 特邀报告, Pingliang Zeng, Transmission Infrastructure Development for High Levels of Renewable Penetration, EEE PES General Meeting 2019, Atlanta, 2019.8.4-2019.8.8

12) 特邀报告, Zhao Shanshan,Research on Function and Morphology of Future Power System and its Evolution Driving Force,2020 IEEE Sustainable Power and Energy Conference, iSPEC2020,Chengdu,2020.11.23-2020.11.25

13) 特邀报告, Jia Liu, New power system planning with new energy as the main body under multi-agent game, IEEE Conference on Energy Internet and Energy System Integration (EI2 2021), Taiyuan, 2021.10.22-2021.10.25

人才培养

1) 李昊,基于时间尺度耦合的高比例可再生能源电网形态及演化[D],清华大学,2021

2) 叶一达,电力电子化电力系统有功频率协调控制[D],清华大学,2019

3) 张帆,考虑调度需求的风电功率预测[M],清华大学,2018

4) 伍俊,规模化储能在源网荷环节的多功能应用及运行优化[M],清华大学,2018

5) 郭晓茜,风电集群接入柔性直流电网的辅助调频研究[M],清华大学,2018