新能源電力系統(tǒng)控制與優(yōu)化

張翔++常宇星+++藥煒

【摘要】：新能源電力的規(guī)?；_發(fā)以及傳統(tǒng)能源的清潔高效利用已成為當前能源革命的主題.目前，我國新能源電力比例持續(xù)增加，但受限于化石能源占主導的電源結構，未來很長一段時間內(nèi)我國將處于混合能源時代.強隨機波動性、間歇性以及不確定性使得規(guī)?；履茉措娏Φ南{問題日益嚴重，我國棄風棄光現(xiàn)象十分突出.深入認知電源側、電網(wǎng)側、負荷側的基本特性，著重解決其控制與優(yōu)化難題，是實現(xiàn)新能源電力系統(tǒng)安全高效運行的基本前提。

【關鍵詞】：新能源；電力系統(tǒng)；控制；優(yōu)化

引言

面對化石能源日益枯竭、環(huán)境污染、氣候變化等人類共同的難題，大力開發(fā)利用風能、太陽能、生物質能等新能源，提升傳統(tǒng)能源利用效率，發(fā)展智能電網(wǎng)，已成為世界各國的基本共識和應對策略.在我國，加快能源轉型、實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展也已上升為國家戰(zhàn)略.

1、新能源電力系統(tǒng)概況及特點

1.1高滲透率的可再生能源

新能源電力系統(tǒng)中的一項重要特征就是高滲透，也是結合我國的基本國情所決定，因為我國在新能源應用方面主要集中在新疆、甘肅等地，這種格局的界定根據(jù)地理位置確定。在未來的我國新能源電力系統(tǒng)的主要發(fā)展形勢仍然會以普遍的集中形式，包含各地分布形式為主要策略，逐漸地遠離大電網(wǎng)輸送，消除中途輸送的能源浪費，從而有效地保證新能源電力系統(tǒng)充分地利用可再生能源。

1.2側向供應的多能源互補

新能源的電力系統(tǒng)的著重發(fā)展方向是能夠有效利用的可再生資源，運用電源、電網(wǎng)、負荷等方面的技術手段實現(xiàn)統(tǒng)一的協(xié)調互動，從而保證新能源電力系統(tǒng)的高效運作。對于側向供應的多能源互補，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：一個方面是供應，利用風能、太陽能、水能、海洋能、地熱能、生物質能等，這些永不枯竭的綠色能源，配備精確的預測技術，在最大限度上使新能源電力系統(tǒng)得到充分地發(fā)揮，將一系列能源之間的運作形成互補，從而減少因為自身穩(wěn)定性差而出現(xiàn)波動的問題；另一個方面是需求，利用當前電力系統(tǒng)中的先進技術，使所有的用電用戶準確地知道自己的用電情況，根據(jù)電力系統(tǒng)所提供的運行狀態(tài)來實時掌握價格的變化，并及時地對自身電力使用情況進行用電調節(jié)。

2、新能源電力系統(tǒng)優(yōu)化控制方法

2.1新能源電力系統(tǒng)友好型控制方法

新能源電力系統(tǒng)友好型控制方法相對于傳統(tǒng)的能源形勢來講，能夠提供更高的電力輸出，有效地提升新能源電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。新能源通過各項科學分析，依據(jù)歷史數(shù)據(jù)以及天文氣象等信息，利用數(shù)據(jù)分析解讀可控手段和方法，因此，新能源的分析預測已經(jīng)成為了調控的重要手段。對于新能源電力系統(tǒng)的分析預測主要是針對其功率進行控制。當前功率預測可以分為3個等級：日、小時、分鐘。

2.2新能源電力系統(tǒng)多源互補控制方法

所謂的新能源電力系統(tǒng)多源互補控制方法，主要就是利用水利能源、煤炭能源等一系列傳統(tǒng)的發(fā)電形式中的穩(wěn)定性，來協(xié)調太陽能源、風力能源等可再生能源較為不穩(wěn)定的電力輸出，從而在多個能源相互之間補充的情況下，使電力系統(tǒng)達到相對平衡的狀態(tài)。但是，也基于我國的實際國情，當前較為缺乏的就是能夠儲能靈活的能源，因此，在我國煤炭儲量位居世界第三的前提下，就需要努力提升燃煤能源，以此來對當前較為薄弱的多個可再生能源進行互補，從而提升電力系統(tǒng)的利用率。

3、新能源電力系統(tǒng)關鍵技術創(chuàng)新

3.1電源響應技術

應用電源響應技術，主要是在技術能力上有所突破，適時引進國外先進的新能源發(fā)電、輸送以及平抑電力波動等一些新技術，以提高新能源的電力發(fā)電與應用效率，重要的是需要通過開放電網(wǎng)，以此來實現(xiàn)所有電力系統(tǒng)的公平接入，利用新型的電網(wǎng)友好型發(fā)電技術與其他多種可再生能源互補，實現(xiàn)與源網(wǎng)的協(xié)同機制，并且不斷地加強和完善清理能源的補償機制，保障清潔能源電力系統(tǒng)的長效發(fā)展，同時開放電網(wǎng)的公平接入，建立新能源電力系統(tǒng)發(fā)展的新機制，促進新能源電力系統(tǒng)在“十三五”之后全面發(fā)展。

3.2電網(wǎng)響應技術

應用電網(wǎng)響應技術，主要是由于新能源電力存在電網(wǎng)振動的缺陷，使新能源電力無法在電網(wǎng)內(nèi)大力輸送，這是受其系統(tǒng)相關特征影響而產(chǎn)生的電壓耐受力與通電能力低的現(xiàn)象。可通過采用合理的低電壓、高電壓、不對稱穿越的方式，改變系統(tǒng)的奔向你通過，使電力系統(tǒng)電網(wǎng)存在一定的慣性。我國的新能源建設與實際地理位置相結合，構建了全新模式的電網(wǎng)機構，運用國外先進的電力輸送方式，從而實現(xiàn)各地區(qū)之間的電力系統(tǒng)能夠進行互通，使太陽能、水能、風能、生物能等一系列的相關可再生能源實現(xiàn)跨區(qū)域電力交易機制，并進行系統(tǒng)建設，充分發(fā)展新型電網(wǎng)結構與先進的輸電方式，進一步實現(xiàn)電網(wǎng)的先進控制與安全防御功能。

3.3負荷響應技術

應用負荷響應技術，是因為新能源電力系統(tǒng)對外界環(huán)境的抗干擾能力不足，在外界產(chǎn)生比較嚴重的干擾時，電力系統(tǒng)的安全性受到嚴重影響，甚至導致系統(tǒng)功能癱瘓，這就需要提高系統(tǒng)承受高峰能力。同時還應利用發(fā)電設備的集中布局優(yōu)勢，充分在距離使用上有所發(fā)揮。通俗來講就是將各種動力設備以及生理組織等在單位時間內(nèi)承擔協(xié)同電力額定。在此方面需要建立各項能源的供需協(xié)同響應機制，重點是在科學技術與智能調控管理，各種數(shù)據(jù)分析和大數(shù)據(jù)處理技術的研發(fā)，從而能夠在今后一段時期內(nèi)逐漸地適應全新的新能源電力系統(tǒng)的雙側供應互補。

3.4云端智能綜合控制技術

由于大型系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源復雜多樣，控制關系又錯綜復雜，對系統(tǒng)進行既有控制效率又有實施效果的改進，成為目前主要研究的課題。通過云技術的不斷發(fā)展應用，云端智能綜合控制技術被應用到新能源的電力系統(tǒng)中，一方面數(shù)據(jù)通過云存儲技術實現(xiàn)了自由下載與使用，這使信息互通性大大加強；另一方面，系統(tǒng)規(guī)劃與協(xié)調運行均可通過云計算、云處理技術得以實現(xiàn)，有效提高了系統(tǒng)的協(xié)調性；還有云端綜合控制技術還完成了系統(tǒng)的智能化管理與控制，這也大大節(jié)省了系統(tǒng)資源。

結束語

綜上所述，在今后一段時期內(nèi)，新能源電力系統(tǒng)優(yōu)化控制方法及關鍵技術創(chuàng)新發(fā)展是我國需要不斷深入研討的一項重要內(nèi)容，只有真正實現(xiàn)電力系統(tǒng)多項能源互補，能源之間協(xié)調存儲，才能夠最大程度充分利用可再生能源，最終使得可再生能源成為我國電力系統(tǒng)之中的首選。

【參考文獻】：

[1]劉吉臻.大規(guī)模新能源電力安全高效利用基礎問題[J].中國電機工程學報，2013，33（16）：1-8.endprint