光伏电源大规模、高密度接入电网在给用户和电网公司带来清洁能源的同时，也给电网规划和运行带来很多不利影响，主要包括：大规模光伏电源接入电网的消纳问题；光伏发电输出功率具有随机性和波动性，其大规模、高渗透率接入配电网，改变了潮流分布，电压越限问题突出；光伏电源高比例接入造成的谐波污染问题。如何克服制约新能源开发利用的技术瓶颈，进一步提高光伏电源接入容量是亟待解决的问题。针对上述技术难题，国网河北省电力有限公司邢台供电分公司成立了科技攻关团队，累计投入资金79万元，提出了大规模、高密度光伏接入配电网规划方法，开发了新型有功无功协调优化控制并网逆变器和光伏逆变单相交流并网箱，解决了电压调节问题，增强了邢台电网光伏消纳能力，提高了光伏电源并网的友好性。

    1.在电网规划方面，提出了计及时序性与相关性的高比例光伏电源配电网规划方法，给出了光伏接入电网选址定容规划方案，提出了基于配电网储能和需求侧电价激励的负荷转移策略，解决了高密度分布式光伏电源优化配置和消纳难题。
2.在电网优化运行方面，提出了并网逆变器有功和无功协调优化控制策略，研制了参与电压调节的新型并网逆变器，克服了传统逆变器调压能力弱的缺点，有效降低了含高比例光伏配电网的电压越限风险。
3.阐明了含高比例光伏配电网谐波形成机理和“源-网”交互耦合机理；针对含高比例光伏配电网谐波污染重、污染源分散化状况，提出分布式主动化全局综合谐波治理策略，提出了基于模态分析和智能算法的综合谐波治理系统优化配置方法，有效解决了含高比例光伏配电网谐波重污染问题。

    本项目研究成果包括计及时序性与相关性的高比例光伏电源配电网规划技术和基于模态分析和智能算法的综合谐波治理系统优化配置技术，产品包括参与电压调节的新型光伏组件、并网逆变器和交流并网箱等，相关技术指标和性能优于同类技术或产品，均申请了相关专利加以保护，独特的核心技术难以被获取。
本项目技术难度和复杂程度高，难以被复制，主要体现在：（1）光伏发电具有明显的间歇性、随机性特点，容易使电网产生电压波动和电压越限问题。配电网线路阻抗比大，导致光伏并网后，有功功率与线路电压有着较强的耦合性，随着光伏渗透率的逐渐提高，光伏系统对电网电压的影响显著增大。如何改善光伏并网后引起的电压越限问题是实现分布式光伏友好并网需要解决的难点问题；（2）利用电网中多个光伏逆变器的剩余容量进行无功调压，在各光伏电源间建立通信并按照一定电压控制目标进行算法求解，得出各逆变器需要发出的无功功率，再以指令形式发送至各个逆变器执行。这种方法虽然减少了硬件投入，节省了成本，但逆变器自身控制和指令控制之间容易发生控制矛盾，通信中断时易出现逆变器不受控制，提高了光伏并网逆变器控制的难度。

    本项目提出的含高比例光伏电源配电网规划方法应用于邢台、石家庄、保定、邯郸、沧州等地区电网滚动修编和光伏电站规划，综合调整后变电站规划更适应光伏电源接入，在保障安全可靠运行的同时，电网利用率得到有效提升，提高了电网规划整体经济效益。三年内累计减少建设投资31830万元，增加售电量收入2266.25万元，节约网损423.79万元。 在晶澳太阳能有限公司应用改善光伏并网电压越限的逆变器功率协调控制方法，生产具备功率协调控制的光伏逆变器作为光伏产品的配套设备，在家用光伏并网产品销售市场取得突出的业绩，市场占有率提高到约10%。截止2017年底，具备功率协调控制光伏逆变器配套的光伏装机量达到285MW，销售额累计新增977.15万元，新增利润195.43万元。

    高渗透光伏接入配电网规划与运行技术关系到电网的供电质量和可靠性，多年来一直是国内外电力行业研究的重点。国网河北省电力有限公司邢台供电分公司作为本项目的牵头单位，目前在进一步扩展本项目相关研究内容，科研团队不断壮大，继续完善研究体系，具有一定的技术储备。目前在研的各类科技项目2项，已累计投入资金100余万元，已受理发明专利2项。燕山大学目前在研国家自然科学基金项目2项，河北省自然科学基金青年基金项目1项，均与本项目相关联，主要进一步研究电网分布式电能质量治理设备联合运行的优化调度策略。晶澳太阳能有限公司继续加大科研项目的资金投入，加大项目推广应用的力度，未来将引入最新研究成果，继续优化完善高比例光伏接入配电网规划与运行技术。

    1.提出了一种主动配电网中计及时序性与相关性的分布式光伏长短期规划-运行双层机会约束优化模型。针对光伏与负荷之间相关性、概率分布参数时序差异性特点，提出改进相关矩阵法与拉丁超立方技术相结合的方法，并利用该方法对每个时段的光伏与负荷进行相关性处理。在此基础上，采用概率潮流法与嵌套的模拟退火粒子群算法(SAPSO)相结合的混合智能算法对上述模型进行求解。
2.JA-HY-120-TP-INVA型光伏并网逆变器具有无功有功智能调节，能够根据光伏侧和电网侧状态，协调控制有功和无功来进行调压，可避免电网电压越限，电网可以接入更多的光伏，无需安装储能装置、静止无功补偿器或静止同步补偿器进行调压，减少了用户投资，提高了经济效益。
3.本项目提出一种基于模态分析法与遗传算法相结合的谐波治理设备分步优化配置方法。首先建立系统各次谐波的节点导纳矩阵，采用模态分析法确定主动配电网中各次谐波滤波器的最佳安装位置；然后采用遗传算法优化滤波器容量，在保证网络节点谐波电压和总畸变率符合谐波标准以及滤波器安全可靠运行的前提下，实现经济效益和滤波效果的最优化。

    13、回报级：收回全部投入后开始赚钱再投入

    2016年7月国家发改委和国家能源局发布的《电力发展“十三五”规划》指出，在“十三五”期间，全国光伏发电新增投产0.68亿千瓦以上。到2020年，全国光伏发电装机要达到1.1亿千瓦以上，其中分布式光伏6000万千瓦以上。在国家政策的指引下，2018年河北省将继续加大光伏扶贫项目资金投入力度，建设光伏扶贫项目并网1.71GW，预计2018年底，河北省光伏并网容量将达到5.60GW。本项目研究成果应用领域为供电企业、光伏电站和逆变器生产厂家，应用市场非常广阔。
本项目研究成果在晶澳太阳能有限公司得到转化应用，生产了具备功率协调控制的光伏逆变器作为光伏产品的配套设备，具有无功有功智能调节，能够根据光伏侧和电网侧状态，协调控制有功和无功来进行调压，可避免电网电压越限导致的光伏脱网。该产品在家用光伏并网产品销售市场取得突出的业绩，市场占有率提高到约10%。截止2017年底，具备功率协调控制光伏逆变器配套的光伏装机量达到285MW，销售额累计新增977.15万元。

    本项目完成单位国网河北省电力有限公司邢台供电公司、燕山大学与晶澳太阳能有限公司采用“产学研”协作方式进行合作。从2015年7月以来，一起协作开展项目的申报立项、研究开发、推广应用、结题验收、申报专利、发表论文等工作。双方以各自的知识产权共同申报2018年河北省科技进步奖，知识产权仍归属原单位，所有技术服务均签订相关合同和协议。
项目由国网邢台供电公司牵头，在三家项目完成单位分别成立了科技攻关团队、技术研发团队和产品开发团队。2015年1月，国网河北省电力公司下达了科技项目“光伏发电对邢台电网规划的影响研究（kj2015-024）”和“光伏并网引起电压偏差和谐波问题分析及解决对策研究（kj2015-026）”，共投入资金79万元。为了配合项目的开展，燕山大学成立了技术研发团队，投入60万元建设了微电网试验系统。为了进一步实现推进研究成果产业化，晶澳太阳能有限公司成立了产品开发团队，累计投入资金50万元，实现了新型参与电网电压调节并网逆变器及其定制光伏组件的投产。

    高比例光伏电源配电网规划技术目前已在国网河北省电力有限公司下属石家庄、保定、邯郸、沧州、衡水5家供电公司，国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司及全省各地光伏电站推广应用，经济和社会效益显著，在国网河北南网发挥了越来越重要的作用，需要进一步向全国推广。
晶澳太阳能有限公司成立了产品开发团队，研制了参与电压调节的JA-HY-120-TP-INVA型光伏并网逆变器，克服了传统逆变器调压能力弱的缺点，并顺利投产。目前该产品已在河北省内光伏扶贫工程取得应用，解决了光伏并网电压越限的问题，提高了电网电压合格率，降低了用户投诉率，受到用户的欢迎，市场占有率在省内居于前列，具有较强的市场竞争力。该产品需要向全国推广，定价为市场定价，销售渠道可以分为厂家合作和技术转让形式。

    本项目团队成员主要以中青年技术人员为主，均负责或参加过相关科研项目的实施和管理等工作，具有良好的写作精神和刻苦钻研精神，有很强的业务素质、实践经验和科技攻关研究水平，能够胜任本项目赋予的职责。具有很好的市场导向思维，紧密跟随市场发展形势。项目团队中博士、硕士等高学历人才占有很大比例，目前在研纵向国家自然科学基金项目2项，河北省自然科学基金青年基金项目1项，均与本项目相关联，主要进一步研究电网分布式电能质量治理设备联合运行的优化调度策略。

    国网河北省电力有限公司邢台供电分公司为国有企业，隶属于国网河北省电力公司，担负着邢台地区可靠供电任务。公司供电面积12486平方公里，供电区域人口720万。公司现有在职职工1600人，固定资产原值89.68亿元。

    国网河北省电力有限公司邢台供电分公司部门组织结构包括：办公室、发展建设部（项目管理中心）、人力资源部、财务资产部、党群工作部、安全监察部（保卫部）、监察审计部、调度控制中心、运维检修部（检修公司）、客户服务中心（营销部）、物资供应公司。