基于新能源电力系统控制及优化探讨吴影

基于新能源电力系统控制及优化探讨吴影

吴影

（国网咸阳供电公司710032）

摘要：新能源电力的规模化开发以及传统能源的清洁高效利用已成为当前能源革命的主题。目前，我国新能源电力比例持续增加，但受限于化石能源占主导的电源结构，未来很长一段时间内我国将处于混合能源时代。强随机波动性、间歇性以及不确定性使得规模化新能源电力的消纳问题日益严重，我国弃风弃光现象十分突出。深入认知电源侧、电网侧、负荷侧的基本特性，着重解决其控制与优化难题，是实现新能源电力系统安全高效运行的基本前提。基于此，本文就新能源电力系统控制及优化进行简要探讨，以供参考。

关键词：新能源；电力系统；控制；优化

1新能源电力系统概况及特点

对于传统的电力系统，主要是以天然气、煤炭、石油等一次性能源作为电力系统的重要能源。随着科学技术的日益更新，新能源能源的出现逐渐大规模开始替代传统的能源系统。二者之问最为重要的差别就是前者能够进行存储，有着较为稳定的发电空间模式，电力系统的双侧供应可调可控；然而后者主要是以再生能源为主要发电能源，其有着不可存储的特性，因此不确定性就更为明显，电力系统的双侧供应可调可控性较差。通过新能源电力系统的独特方式和创新技术，使电力系统能够在保证可调可控更稳定的状态，保证新能源能源得到更加安全、高效的应用。

2新能源电力系统控制与优化

2.1电网友好型发电控制

新能源发电的随机波动性是导致其规模化并网困难的主要原因，实现电源侧的电网友好型发电控制，尤其是实现新能源发电的电网友好型控制，可以有效降低其规模化并网对电力系统运行的影响，促进规模化新能源电力的消纳。相较于传统能源形式，风能、太阳能等新能源型式作为一次能源不可控，基于气象信息、历史数据及先验知识等进行超前分析与预测，是提升其发电功率输出可控性的有效手段。因此，新能源发电功率预测已成为缓解电网调峰压力、降低系统备用容量、提高电网对新能源发电的接纳能力的有效手段之一，而功率预测按时间尺度可以分为分钟级、小时级和日级预测。

2.2基于多源互补的火力发电弹性控制

多能源互补是利用水电、火电等传统发电型式输出功率可调可控的特性，平抑风电、太阳能发电等新能源电力输出功率的随机波动性，进而形成稳定可调可控的发电功率输出，为实现电力系统中电能的实时供需平衡提供条件。但我国匾乏水电、燃气/燃油发电以及储能等灵活性电源，调峰调频能力较差的燃煤火电机组占据主导地位。因此，提升燃煤火电机组的弹性控制能力是我国实现多能源互补、提升电力系统消纳新能源电力的有效手段与必由之路。火力发电的弹性控制包含3方面内容:深度调峰控制、快速爬坡控制以及循环启停控制。火电机组的深度调峰能力不足是导致我国弃风弃光现象严重的首要原因。我国纯凝式火电机组的调峰区间一般为额定负荷的50%～100%，热电联产机组在冬季供暖期机组的最小出力甚至只能达到额定负荷的60%～70%。为提升火电机组的深度调峰能力，在锅炉侧，可以采用等离子点火、投油稳燃、投燃气稳燃、富氧燃烧等措施降低机组的最小稳燃负荷。

2.3适应高比例新能源电力消纳的电网调度控制

传统的电网调度控制以经济性最优为基本目标，进入新能源电力系统时期，调度目标需从传统的经济调度向绿色调度转变，在保障电力可靠供应的前提下，优先调度新能源发电资源，并最大限度地减少能源、资源消耗和污染物排放。因此，新能源电力系统的电网调度控制将成为一个优先绿色调度目标、同时兼顾生产成本目标和污染物排放目标的多目标优化问题。在调度结构层面，新能源电力系统调度要从传统的大电网集中式调度向分散协调、区域自治的调度方式转变。究其原因在于新能源电力能量密度低、分布范围广、发电单元数目巨大在很大程度上提高了调度的复杂性。因此，通过基于多能源互补的虚拟发电厂调度控制，实现区域发电的连续稳定与可调可控备受关注。

2.4需求侧资源特性与主动适应控制

传统电力系统的发电侧相对可控、需求侧具有随机波动性，电力系统调度一般遵循“用户至上”的原则，安排相对可控的发电侧适应随机波动的负荷需求。随着电网峰谷差的增大以及新能源电力的规模化并网，单纯依靠电源侧满足电能的实时供需平衡变得愈发困难。因此，具有双随机波动特性的新能源电力系统已迫切要求负荷侧资源通过合理配置与主动适应控制，减小电网峰谷差、缓解电源侧调峰调频的压力、提升电力系统运行的稳定性。实际上，电力系统中存在着大量能与电网友好合作的可调整负荷(例如空调、暖气等)与可平移负荷(洗衣机、消毒柜等)，这些资源目前还没有得到充分利用。据统计:美国典型峰荷日的峰荷时刻，居民用电功率占到峰荷的30%，其中2/3属于可与电网友好合作的负荷，其值甚至超过了电网中的旋转备用容量占比(13%)；而在我国，居民用电功率占比约为15%～20%，其中约有一半是可平移负荷。在充分认知该类资源特性的基础上，引导用户通过负荷平移实现削峰填谷以及供需两侧的协调优化，是新能源电力系统时期负荷侧面临的新形式与新挑战。

2.5基于分布式能源的微电网控制

微电网作为一项环保、灵活、高效的分布式发电管理形式，是一种融合多种分布式发电为本地负荷供电的配电网，它将电源、负荷、储能装置等结合成一个单一可控的单元，是大力发展可再生能源，提高供电电源可靠性，扩大供电系统容量的重要途径。在微电网中，由于存在大量的分布式电源，每种分布式电源都各不相同，其电压等级区分也并不明显，因此控制起来并不容易。微电网整体控制策略是以各种分布式电源、储能装置和负荷的控制方法为基础，形成的各发用电设备之间的协调组织和自动运行策略。并网和孤岛双模式运行是微电网的重要特征，实现在两种模式之间平滑切换是微电网双模式运行的关键。

3新能源电力系统关键技术创新

3.1云端智能综合控制技术

由于大型系统的数据来源复杂多样，控制关系又错综复杂，对系统进行既有控制效率又有实施效果的改进，成为目前主要研究的课题。通过云技术的不断发展应用，云端智能综合控制技术被应用到新能源的电力系统中，一方面数据通过云存储技术实现了自由下载与使用，这使信息互通性大大加强；另一方面，系统规划与协调运行均可通过云计算、云处理技术得以实现，有效提高了系统的协调性；还有云端综合控制技术还完成了系统的智能化管理与控制，这也大大节省了系统资源。

3.2大数据系统技术

大数据技术应用近年来很受青睐，尤其像新能源电力这样的大系统结构，可通过对能量流、物质流、信息流的控制、分配与完成进行一系列的可协调性、稳定性以及能通性的分析，使信息传递更完整，更灵活。除此之外，大数据技术还具备清理、解读、存储等多项功能，尤其是新兴的大数据融合技术与可视化技术等应用，更为新能源电力大系统提供了广阔的发展空间。

结语

在今后一段时期内，新能源电力系统优化控制方法及关键技术创新发展是我国需要小断深入研讨的一项重要内容，只有真正实现电力系统多项能源互补，能源之问协调存储，才能够最大程度充分利用可再生能源，最终使得可再生能源成为我国电力系统之中的首选。

参考文献

[1]侯杰,刘吉臻,李丞亮.新能源电力系统发电过程协调控制[C].中国电机工程学会年会.2016.

[2]刘吉臻.新能源电力系统的建模与控制[M].科学出版社,2015.