新能源電力系統(tǒng)優(yōu)化控制方法及關(guān)鍵技術(shù)

侯鵬

摘? 要：在能源方面，我國(guó)目前正處在能源行業(yè)轉(zhuǎn)型階段的關(guān)鍵時(shí)期，正在逐步由傳統(tǒng)能源向新能源轉(zhuǎn)型，作為我國(guó)能源革命的主要目標(biāo)，新能源的開(kāi)發(fā)利用在這一時(shí)期起著至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞：新能源;電力系統(tǒng);優(yōu)化控制;方法;技術(shù)

一、新能源電力系統(tǒng)概述和特點(diǎn)

1.1高滲透率的可再生能源

把新能源應(yīng)用到電力系統(tǒng)供電，存在著較為明顯的高滲透性。由于國(guó)內(nèi)的新能源多集中在西北地區(qū)，該種能源格局是由地理位置來(lái)決定的。在將來(lái)的新能源電力系統(tǒng)發(fā)展中，多應(yīng)用在集中發(fā)展方式，還包括每個(gè)地區(qū)的分布式策略。慢慢地?cái)[脫大電網(wǎng)輸送，減少電能在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的損耗，可以使新能源電力系統(tǒng)可以更好地應(yīng)用可再生能源。

1.2側(cè)向供應(yīng)的多能源互補(bǔ)

為了使可再生能源更好地應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，需要對(duì)電源、供電網(wǎng)絡(luò)和負(fù)荷等采用技術(shù)措施來(lái)達(dá)到協(xié)調(diào)、互動(dòng)，讓新能源電力系統(tǒng)更加高效率的運(yùn)行。針對(duì)側(cè)向供應(yīng)進(jìn)行的多能源互補(bǔ)，可以歸納為如下兩方面內(nèi)容：（1）充分利用太陽(yáng)能、海洋能、風(fēng)能和水能等，使綠色可再生能源可以得到準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，使獲取的可再生能源高效地應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，把不同新能源進(jìn)行補(bǔ)充，避免由于穩(wěn)定性不高而使電力系統(tǒng)產(chǎn)生波動(dòng)。（2）采用先進(jìn)的電力系統(tǒng)控制技術(shù)，讓客戶(hù)可以準(zhǔn)確地了解當(dāng)前的情況，結(jié)合電力系統(tǒng)運(yùn)行情況來(lái)掌握電價(jià)的改變，還可以按照電能應(yīng)用情況進(jìn)行調(diào)整。

二、新能源電力系統(tǒng)優(yōu)化控制的方法

2.1多源互補(bǔ)控制方法

多源互補(bǔ)控制方法能夠使新能源電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到有效的提升，相對(duì)于傳統(tǒng)的能源形式來(lái)說(shuō)，提供的電力輸出可以達(dá)到更高的水平。綜合各項(xiàng)科學(xué)分析表明，新能源的分析預(yù)測(cè)通常起到功率控制的作用，如今的預(yù)測(cè)功率可分為分鐘、小時(shí)和日三個(gè)等級(jí)。從目前的發(fā)展來(lái)看，多源互補(bǔ)控制方法已經(jīng)成為了新能源系統(tǒng)中調(diào)控的必要手段。

2.2調(diào)度結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

由于新能源電力能量具有密度較低、分布范圍廣的特點(diǎn)，因此調(diào)度的復(fù)雜性較高，在調(diào)度結(jié)構(gòu)層面應(yīng)該由傳統(tǒng)的集中式轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⑹健３酥?，在調(diào)度模型及方法這一方面，應(yīng)該按照隨機(jī)性處理新能源的思路，將傳統(tǒng)的確定性模型和算法轉(zhuǎn)變?yōu)檫m應(yīng)新能源的模型及算法。

2.3加強(qiáng)微電網(wǎng)控制

微電網(wǎng)具有具有環(huán)保性、高效性和靈活性的特點(diǎn)，其可以將多種分布式發(fā)電相融合，從而為本地負(fù)荷供電。微電網(wǎng)中存在著各不相同的分布式電源，起到了擴(kuò)大供電系統(tǒng)容量、發(fā)展可再生資源的作用。舉例來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車(chē)就屬于分布式能源的微電網(wǎng)控制，在發(fā)電的高峰期，其儲(chǔ)能作用可以得到充分的利用，其中的電能既可以轉(zhuǎn)化為提供汽車(chē)的正常使用的機(jī)械能，也可以在用電高峰期時(shí)為電力系統(tǒng)提供能量。

2.4電力大系統(tǒng)多遞階控制

新能源電力系統(tǒng)的調(diào)度需要利用大系統(tǒng)理論來(lái)對(duì)控制方法進(jìn)行優(yōu)化。把最底層的控制子系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，逐漸優(yōu)化求解到長(zhǎng)程協(xié)調(diào)器，通過(guò)協(xié)調(diào)器的優(yōu)化處理再執(zhí)行從上到下控制，需要保證控制過(guò)程的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性。廣義模型為新能源電力系統(tǒng)基礎(chǔ)性單元，來(lái)為大系統(tǒng)分析和綜合提供保證，把原來(lái)用于單一領(lǐng)域和系統(tǒng)的模型進(jìn)行廣義化，從而建立起滿(mǎn)足多領(lǐng)域和系統(tǒng)的控制模型。大系統(tǒng)分析為綜合處理的前提條件，需要對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和性能方面進(jìn)行分析，從而確定出基本構(gòu)架和控制模塊間的關(guān)系。大系統(tǒng)的綜合是把大系統(tǒng)分析和廣義模型作為分析的根本條件，來(lái)對(duì)整個(gè)新能源系統(tǒng)規(guī)劃和調(diào)控進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，可以為控制技術(shù)提供多種算法。

三、新能源電力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1大數(shù)據(jù)系統(tǒng)技術(shù)

近年來(lái)，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用備受青睞，尤其像新能源電力這樣的大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可通過(guò)對(duì)能量流、物質(zhì)流、信息流的控制、分配與完成進(jìn)行一系列的可協(xié)調(diào)性、穩(wěn)定性以及能通性的分析，使信息傳遞更完整，更靈活。除此之外，大數(shù)據(jù)技術(shù)還具備清理、解讀、存儲(chǔ)等多項(xiàng)功能，尤其是新興的大數(shù)據(jù)融合技術(shù)與可視化技術(shù)等應(yīng)用，更為新能源電力大系統(tǒng)提供了廣闊的發(fā)展空間。

3.2電源響應(yīng)技術(shù)

在新能源電力系統(tǒng)中應(yīng)用電源響應(yīng)技術(shù)，主要是在技術(shù)能力上有所突破，通過(guò)適時(shí)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的新能源發(fā)電、輸送以及平抑電力波動(dòng)等一些新技術(shù)，以提高新能源的電力發(fā)電與應(yīng)用效率，重要的是需要通過(guò)開(kāi)放電網(wǎng)，以此來(lái)實(shí)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(shù)與其他多種可再生能源互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)與源網(wǎng)的協(xié)同機(jī)制，并且不斷的加強(qiáng)和完善清理能源的補(bǔ)償機(jī)制，保障清潔能源電力系統(tǒng)的長(zhǎng)效發(fā)展，同時(shí)開(kāi)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(jī)制，促進(jìn)新能源電力系統(tǒng)的全面發(fā)展。

3.3電網(wǎng)響應(yīng)技術(shù)

在新能源電力系統(tǒng)中應(yīng)用電網(wǎng)響應(yīng)技術(shù)，主要是由于新能源電力系統(tǒng)會(huì)使電網(wǎng)產(chǎn)生一定程度的波動(dòng)，導(dǎo)致新能源電能不能在電網(wǎng)中進(jìn)行有效的輸送，這是由于新能源電力系統(tǒng)特性決定的，會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)的耐受力和通電能力不足?？茖W(xué)合理的應(yīng)用高電壓、不對(duì)稱(chēng)穿越技術(shù)，使供電網(wǎng)絡(luò)形成慣性。通過(guò)結(jié)合國(guó)內(nèi)新能源發(fā)電現(xiàn)狀和地理位置上的差異，建立起新型的電網(wǎng)架構(gòu)，可以使得不同地區(qū)間的電力系統(tǒng)可以進(jìn)行互補(bǔ)，讓可再生能源在不同區(qū)域進(jìn)行交易，需要采取新型輸電方式，并結(jié)合電網(wǎng)響應(yīng)技術(shù)進(jìn)行控制。

3.4負(fù)荷響應(yīng)技術(shù)

在新能源電力系統(tǒng)中應(yīng)用應(yīng)用負(fù)荷響應(yīng)技術(shù)，主要是因?yàn)樾履茉措娏ο到y(tǒng)對(duì)外界環(huán)境的抗干擾能力不足，在外界產(chǎn)生比較嚴(yán)重的干擾時(shí)，電力系統(tǒng)的安全性會(huì)受到嚴(yán)重影響，甚至導(dǎo)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(shí)還應(yīng)利用發(fā)電設(shè)備的集中布局優(yōu)勢(shì)，充分在距離使用上有所發(fā)揮。通俗來(lái)講就是將各種電力設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)共同承擔(dān)電力負(fù)荷。在此方面需要建立各項(xiàng)能源的供需協(xié)同響應(yīng)機(jī)制，重點(diǎn)是在科學(xué)技術(shù)與智能調(diào)控管理，各種數(shù)據(jù)分析和大數(shù)據(jù)處理技術(shù)的研發(fā)，從而能夠在今后一段時(shí)期內(nèi)逐漸的適應(yīng)全新的新能源電力系統(tǒng)的雙側(cè)供應(yīng)互補(bǔ)。

3.5云端智能綜合控制技術(shù)

在新能源電力系統(tǒng)中應(yīng)用云端智能綜合控制技術(shù)，主要是由于電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)比較復(fù)雜，存在著多種邏輯控制關(guān)系，需要不斷優(yōu)化和改進(jìn)運(yùn)行數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。隨著云計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，云端智能綜合控制技術(shù)已經(jīng)被引到新能源電力系統(tǒng)控制中來(lái)。采用云存儲(chǔ)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的靈活應(yīng)用，使得運(yùn)行數(shù)據(jù)互通性得到不斷增強(qiáng)。電力系統(tǒng)的規(guī)劃和調(diào)度可以通過(guò)云計(jì)算技術(shù)得到高效實(shí)現(xiàn)，有效地提升了電力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性。還可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化管理及調(diào)整，減少對(duì)系統(tǒng)資源的占用。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著新型發(fā)電技術(shù)不斷被研發(fā)出來(lái)，新能源電力系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)。需要對(duì)新能源電力系統(tǒng)優(yōu)化控制關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入的分析和研究，充分利用好新能源發(fā)電持測(cè)試儀，實(shí)現(xiàn)多種能源的高效互補(bǔ)，從而保證電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性，為用戶(hù)輸送清潔、可靠的電能。

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