考慮安全約束的地區(qū)電網(wǎng)精益化源網(wǎng)荷柔性互動(dòng)控制系統(tǒng)

孫豐杰，汲廣軍，撖奧洋，劉 強(qiáng)，張子衿

（1.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司青島供電公司，山東青島 266002；2.南瑞集團(tuán)有限公司，江蘇 南京 211106）

0 引言

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的技術(shù)特征、運(yùn)行機(jī)制、基礎(chǔ)設(shè)施均將發(fā)生革命性的變化，在新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建過(guò)程中，將催生大量新技術(shù)、新業(yè)態(tài)，電力系統(tǒng)“源網(wǎng)荷”生態(tài)發(fā)生重大變化，能源生產(chǎn)端形成多元化清潔能源供應(yīng)體系，以風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電為供應(yīng)主體，化石能源電源的功能變?yōu)槎档妆Ｕ?、調(diào)節(jié)與支撐；電網(wǎng)側(cè)呈現(xiàn)交直流混聯(lián)大電網(wǎng)與多種形態(tài)電網(wǎng)并存的格局，傳統(tǒng)大電網(wǎng)與局域網(wǎng)互補(bǔ)共生；負(fù)荷側(cè)電氣化水平大幅提升，用能模式向多能互補(bǔ)、源荷互動(dòng)發(fā)展，傳統(tǒng)的“源隨荷動(dòng)”調(diào)度模式已開(kāi)始向“源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同調(diào)度控制”模式轉(zhuǎn)變［1-4］。

“源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同調(diào)度”模式包括源源互補(bǔ)、源網(wǎng)協(xié)調(diào)、網(wǎng)荷互動(dòng)、源荷互動(dòng)等［5-11］。源源互補(bǔ)是通過(guò)不同電源間的出力時(shí)序特征和頻率特性進(jìn)行互補(bǔ)來(lái)促進(jìn)可再生能源的消納。文獻(xiàn)［12］針對(duì)未來(lái)配電網(wǎng)將會(huì)出現(xiàn)的智能軟開(kāi)關(guān)和傳統(tǒng)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)并存的情況，提出了一種聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)和智能軟開(kāi)關(guān)并存的配電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)序優(yōu)化方法。文獻(xiàn)［13-14］提出了基于模型預(yù)測(cè)控制的多時(shí)間尺度動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)度，長(zhǎng)時(shí)間尺度下計(jì)算出優(yōu)化參考值，短時(shí)間尺度下進(jìn)行滾動(dòng)優(yōu)化，從而降低可再生能源波動(dòng)的影響。網(wǎng)荷互動(dòng)是在需求響應(yīng)機(jī)制下利用柔性負(fù)荷參與電網(wǎng)的輔助服務(wù)以促進(jìn)電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行，如參與電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)、參與有功優(yōu)化進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)、參與有功優(yōu)化緩解與主網(wǎng)交換功率的波動(dòng)、減小網(wǎng)絡(luò)損耗等。源荷互動(dòng)是通過(guò)利用柔性負(fù)荷、需求響應(yīng)來(lái)調(diào)節(jié)電網(wǎng)峰谷差和促進(jìn)可再生能源消納。目前，在源荷互動(dòng)方面開(kāi)展了可行性及效益分析、商業(yè)運(yùn)作模式和政策機(jī)制、協(xié)同規(guī)劃模型、調(diào)度算法研究、試點(diǎn)實(shí)施等工作［15-18］。

現(xiàn)有的源網(wǎng)荷協(xié)同調(diào)度控制策略制定時(shí)，鮮有考慮電網(wǎng)安全穩(wěn)定約束方面，在策略的制定和執(zhí)行過(guò)程中也未進(jìn)行控制策略的安全校核，并且大多數(shù)研究停留在理論實(shí)驗(yàn)階段，并未能進(jìn)行實(shí)際的系統(tǒng)研發(fā)和應(yīng)用。從電網(wǎng)安全角度出發(fā)，優(yōu)先考慮用戶調(diào)節(jié)意愿，計(jì)及電網(wǎng)安全約束調(diào)節(jié)，提出按調(diào)節(jié)速率、用戶感知程度最低、經(jīng)濟(jì)代價(jià)最優(yōu)等原則制定控制策略的方法，并在控制策略下發(fā)前進(jìn)行安全校核，研發(fā)精益化源網(wǎng)荷柔性互動(dòng)控制系統(tǒng)，在青島電網(wǎng)進(jìn)行部署示范，成效顯著。

1 精益化源網(wǎng)荷柔性互動(dòng)控制系統(tǒng)總體架構(gòu)

精益化源網(wǎng)荷柔性互動(dòng)控制系統(tǒng)部署在青島電力公司調(diào)度中心安全I(xiàn)II 區(qū)，實(shí)現(xiàn)青島地區(qū)級(jí)電網(wǎng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)的柔性互動(dòng)，同時(shí)能夠接收省調(diào)控制命令，響應(yīng)控制。系統(tǒng)總體架構(gòu)分為3層，如圖1所示，分別是感知對(duì)象層、支撐系統(tǒng)層和決策控制層。感知對(duì)象層部署了用戶側(cè)的各類感知終端，通過(guò)感知終端全面感知出線開(kāi)關(guān)、電動(dòng)汽車充電樁、儲(chǔ)能、微電網(wǎng)、出線開(kāi)關(guān)、可控負(fù)荷等運(yùn)行狀態(tài)，采集運(yùn)行信息，然后把各類數(shù)據(jù)送往支撐系統(tǒng)層（數(shù)據(jù)管理平臺(tái)），感知對(duì)象層數(shù)據(jù)采集上送時(shí)，為確保信息安全，建立安全緩沖區(qū)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)的隔離緩沖。支撐系統(tǒng)層包括各類系統(tǒng)平臺(tái)的主動(dòng)支撐，如能量管理系統(tǒng)（Energy Management System，EMS）、地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）、工程生產(chǎn)管理系統(tǒng)（Power Production Management System，PMS）、配電管理系統(tǒng)（Distribution Management System，DMS）等，為精益化源網(wǎng)荷柔性互動(dòng)控制系統(tǒng)提供基礎(chǔ)信息；同時(shí)具備數(shù)據(jù)中臺(tái)功能，能夠?qū)υ疾杉瘮?shù)據(jù)進(jìn)行初步過(guò)濾、清洗、聚合、質(zhì)量?jī)?yōu)化和語(yǔ)義解析等操作。支撐系統(tǒng)層把處理過(guò)的數(shù)據(jù)上送到精益化源網(wǎng)荷柔性互動(dòng)系統(tǒng)調(diào)度平臺(tái)的控制系統(tǒng)層。在控制系統(tǒng)層，對(duì)多元數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、分析、決策與展示，滿足業(yè)務(wù)的各種需求。決策控制層同時(shí)支持指令下發(fā)，能夠?qū)⒄{(diào)控指令下發(fā)到DMS、負(fù)控等系統(tǒng)間接執(zhí)行，或直接將指令下發(fā)到控制終端，實(shí)現(xiàn)秒級(jí)的精準(zhǔn)負(fù)荷控制。

圖1 精益化源網(wǎng)荷柔性互動(dòng)控制系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各類可中斷客戶、儲(chǔ)能、充電樁等可調(diào)資源全面接入調(diào)度系統(tǒng)，增加電網(wǎng)運(yùn)行可控手段；實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)施范圍內(nèi)源、網(wǎng)、荷運(yùn)行信息的全景監(jiān)視，提升了調(diào)度運(yùn)行人員的感知能力；尊重參與用戶的調(diào)控意愿，引導(dǎo)不同電力用戶參與電網(wǎng)互動(dòng)。系統(tǒng)能夠考慮用戶的控制意愿，計(jì)及控制代價(jià)，在滿足全網(wǎng)調(diào)峰約束、安全約束等前提下，以電網(wǎng)收益最大化為控制目標(biāo)，制定協(xié)同控制策略，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)優(yōu)化控制，促進(jìn)源、網(wǎng)、荷可調(diào)可控資源的高效應(yīng)用；采取調(diào)、切控制措施相接合，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)柔性調(diào)峰控制，促進(jìn)新能源消納。

系統(tǒng)應(yīng)用軟件功能如圖2所示。

圖2 精益化源網(wǎng)荷柔性互動(dòng)控制系統(tǒng)功能

1）多源數(shù)據(jù)獲取及整合功能，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)泛在信息、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、計(jì)劃數(shù)據(jù)以及參與調(diào)控意愿信息的獲取與整合，包括多源外部數(shù)據(jù)獲取、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)整合、計(jì)劃數(shù)據(jù)整合、參與調(diào)控意愿信息整合等功能模塊。

2）基于互動(dòng)信息的電網(wǎng)調(diào)峰決策與控制功能，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)峰需求的計(jì)算、調(diào)峰資源分析、調(diào)峰決策，下發(fā)調(diào)峰指令并監(jiān)督執(zhí)行，包括調(diào)峰控制需求計(jì)算、調(diào)峰可用資源分析、調(diào)峰策略優(yōu)化、用戶調(diào)峰能力修正、調(diào)峰控制策略下發(fā)、調(diào)峰效果評(píng)估、調(diào)峰執(zhí)行情況監(jiān)視等功能模塊。

3）電網(wǎng)安全決策與閉環(huán)控制功能，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備和斷面的過(guò)載安全分析、優(yōu)化決策與校正控制決策，包括實(shí)時(shí)態(tài)設(shè)備/斷面過(guò)載分析、校正控制可用資源分析、控制措施指標(biāo)計(jì)算、調(diào)度運(yùn)行優(yōu)化控制、實(shí)時(shí)態(tài)過(guò)載校正控制、控制策略下發(fā)、控制執(zhí)行監(jiān)視等功能模塊。

4）信息綜合展示功能，實(shí)現(xiàn)源、網(wǎng)、荷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、量測(cè)量、統(tǒng)計(jì)量信息的在線監(jiān)視、查詢與展示，主要包括泛在量測(cè)信息實(shí)時(shí)監(jiān)視、泛在信息統(tǒng)計(jì)分析、控制效果綜合展示等功能。

2 海量可控資源的安全接入與聚合管理

2.1 外網(wǎng)可控資源安全接入緩沖區(qū)

海量可控資源分散在不同地理區(qū)域，源網(wǎng)荷柔性互動(dòng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于依托高速通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將其接入到調(diào)度側(cè)，實(shí)現(xiàn)資源的可觀可控，可控資源大多分布在公網(wǎng)，如何將海量可控資源統(tǒng)一安全接入到電網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)中是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。本文在應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題的基礎(chǔ)上，直面互聯(lián)網(wǎng)安全和云安全，應(yīng)對(duì)公司內(nèi)網(wǎng)管理信息大區(qū)和互聯(lián)網(wǎng)區(qū)數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)安全形勢(shì)，在橫向邊界和數(shù)據(jù)交換校驗(yàn)上充分考慮來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)大區(qū)的網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題，部署互聯(lián)電網(wǎng)安全接入緩沖區(qū)。物理隔離方面，加裝安全隔離裝置，實(shí)現(xiàn)電力內(nèi)網(wǎng)和電力外網(wǎng)資源的物理隔離，做到通信網(wǎng)段的硬隔離。通信加密方面，在接入海量可控資源時(shí)使用安全認(rèn)證加密方式，只有經(jīng)過(guò)認(rèn)證的可控資源才可與安全緩沖區(qū)服務(wù)建立鏈路，鏈路通信時(shí)基于HTTPS（超文本傳輸安全協(xié)議）加密協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)上、下行數(shù)據(jù)的安全加密傳輸。

以青島特來(lái)電云平臺(tái)為例進(jìn)行說(shuō)明，如圖3 所示，青島特來(lái)電云平臺(tái)負(fù)責(zé)管理青島區(qū)域所有特來(lái)電充電樁資源，特來(lái)電云平臺(tái)與青島地調(diào)通信通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)，通信協(xié)議采用WebService 協(xié)議，通信支持上行和下行服務(wù)。上行通信服務(wù)將特來(lái)電采集的充電樁信息經(jīng)過(guò)SSL 加密上送到安全緩沖區(qū)，再經(jīng)過(guò)信息內(nèi)外網(wǎng)隔離裝置傳送到青島內(nèi)網(wǎng)；下行通信服務(wù)由青島調(diào)度方發(fā)起，命令穿內(nèi)網(wǎng)隔離裝置后下發(fā)到安全緩沖區(qū)，再經(jīng)過(guò)SSL 加密下發(fā)到特來(lái)電云平臺(tái)，典型的上下行服務(wù)字段如表1—表2所示。

圖3 互聯(lián)電網(wǎng)安全接入緩沖區(qū)

表1 平臺(tái)上行命令

表2 平臺(tái)下行命令

2.2 海量可控資源聚合管理

項(xiàng)目擬接入的泛在控制資源包括：居民負(fù)荷、非工空調(diào)、充電樁、儲(chǔ)能設(shè)備4 類，接入哈工程人才公寓514戶可控負(fù)荷，如圖4所示。

圖4 海量可控資源接入概覽

接入的海量可控信息種類多，廠家也各不相同，需對(duì)這些海量可控信息進(jìn)行聚合與建模，統(tǒng)一進(jìn)行管理。針對(duì)充電站、儲(chǔ)能、可調(diào)度負(fù)荷和非工空調(diào)等信息建立統(tǒng)一的模型，每類可控信息包括臺(tái)賬信息和量測(cè)信息，這里以充電站為例說(shuō)明，分析充電站組成要素，構(gòu)建臺(tái)賬數(shù)據(jù)、量測(cè)數(shù)據(jù)和下發(fā)數(shù)據(jù)模型。模型數(shù)據(jù)包括資源ID、名稱、控制類別、控制平臺(tái)、所屬區(qū)域、編號(hào)、電壓等級(jí)、并網(wǎng)變電站、充電站數(shù)量、充電樁數(shù)量、額定容量、更新標(biāo)識(shí)，當(dāng)臺(tái)賬信息改變時(shí)，終端推送變更標(biāo)志，平臺(tái)召喚更新臺(tái)賬信息。量測(cè)數(shù)據(jù)包括資源ID、量測(cè)時(shí)標(biāo)、質(zhì)量碼、是否可控、有功值、有功上報(bào)值、功率上調(diào)上限、功率下調(diào)下限、上調(diào)代價(jià)、下調(diào)代價(jià)等信息，更新頻度為分鐘級(jí)別。下發(fā)數(shù)據(jù)包括控制時(shí)標(biāo)、控制類別、控制平臺(tái)碼、控制模式、分區(qū)ID、臺(tái)區(qū)ID、有功指令值，當(dāng)需要對(duì)充電樁進(jìn)行控制時(shí)生成下發(fā)指令。

2.3 基于調(diào)控終端的邊緣控制

對(duì)于沒(méi)有控制云平臺(tái)的可控資源，設(shè)計(jì)邊緣調(diào)控終端裝置，邊緣調(diào)控終端電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣側(cè)終端接入與管理設(shè)備，完成精益化源網(wǎng)荷柔性互動(dòng)控制系統(tǒng)在邊緣側(cè)的設(shè)備接入、數(shù)據(jù)分析計(jì)算及控制執(zhí)行等功能，邊緣調(diào)控終端根據(jù)邊緣側(cè)終端接入與管理需求，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，包括設(shè)備通信、資源接入、邊緣計(jì)算、控制、人機(jī)交互等功能。

1）通信功能：支持各類通信協(xié)議，能夠接入可控資源，實(shí)現(xiàn)信息采集與控制命令與調(diào)度端的通信。

2）異構(gòu)終端大規(guī)模接入功能：源網(wǎng)荷柔性互動(dòng)控制系統(tǒng)涉及海量用戶終端設(shè)備，伴隨接入設(shè)備數(shù)量的劇增，邊緣側(cè)終端運(yùn)維管理、靈活擴(kuò)展和可靠性保障面臨巨大挑戰(zhàn)，開(kāi)發(fā)兼容多種聯(lián)接并且確保聯(lián)接實(shí)時(shí)可靠的大規(guī)模終端接入功能，支持接入設(shè)備數(shù)量的彈性擴(kuò)容，支持多接口多協(xié)議終端設(shè)備。

3）滿足業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性的邊緣計(jì)算功能：精益化源網(wǎng)荷柔性互動(dòng)控制系統(tǒng)的檢測(cè)、控制、執(zhí)行的實(shí)時(shí)性高，部分切負(fù)荷功能實(shí)時(shí)性要求在毫秒級(jí)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)邊緣計(jì)算功能，在邊緣側(cè)完成相關(guān)的數(shù)據(jù)分析及任務(wù)調(diào)度等工作，滿足業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性要求。

4）負(fù)荷精益化調(diào)節(jié)功能：依據(jù)系統(tǒng)調(diào)控需要對(duì)各類用戶完成負(fù)荷線路的切除控制及負(fù)荷自動(dòng)恢復(fù)等功能；同時(shí)依據(jù)系統(tǒng)策略對(duì)各類負(fù)荷進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。

5）人機(jī)交互功能：人機(jī)交互模塊綜合各類人機(jī)交互信息管理，還包括文件解析、人機(jī)接口、參數(shù)配置等功能。

3 安全約束下考慮用戶意愿感知的源網(wǎng)荷儲(chǔ)多元協(xié)調(diào)控制策略

3.1 多元化控制策略

基于充電樁、儲(chǔ)能和可調(diào)負(fù)荷等海量可控資源（用戶）實(shí)時(shí)上送調(diào)節(jié)意愿、可調(diào)空間（上調(diào)和下調(diào)）和調(diào)節(jié)代價(jià)（上調(diào)和下調(diào)）等信息，考慮非可調(diào)資源的實(shí)時(shí)信息和計(jì)劃信息，結(jié)合電網(wǎng)安全約束、進(jìn)行海量可調(diào)資源的控制策略優(yōu)化計(jì)算形成控制指令。通過(guò)源網(wǎng)荷儲(chǔ)的柔性互動(dòng)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)全網(wǎng)、區(qū)域或重載設(shè)備的削峰填谷和新能源消納，提升電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性?？刂撇呗缘闹贫ㄖ陵P(guān)重要，控制策略制定時(shí)首先考慮電網(wǎng)安全約束條件，并根據(jù)控制需求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了4種具體的控制策略，如圖5所示。

圖5 控制策略調(diào)整優(yōu)先級(jí)

1）按調(diào)節(jié)速率控制，在負(fù)荷較重且快速增長(zhǎng)時(shí)，優(yōu)先選用調(diào)節(jié)速率快的控制措施；

2）按影響客戶感知大小的控制策略，在負(fù)荷增長(zhǎng)較慢時(shí)，優(yōu)先選用儲(chǔ)能和充電樁設(shè)備，保障居民負(fù)荷和非工空調(diào)負(fù)荷，提升用戶的舒適性；

3）按最優(yōu)經(jīng)濟(jì)代價(jià)的控制策略，建立各類控制對(duì)象的控制代價(jià)信息，在負(fù)荷較輕時(shí)，優(yōu)先選用控制代價(jià)小的充電樁措施；

4）在前述措施基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步采取綜合控制策略。

以最優(yōu)經(jīng)濟(jì)為目標(biāo)進(jìn)行舉例，控制目標(biāo)為經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化，約束條件包括設(shè)備調(diào)節(jié)約束和電網(wǎng)安全約束等。設(shè)備調(diào)節(jié)約束包括儲(chǔ)能/充電樁等設(shè)備的上調(diào)和下調(diào)空間約束；安全約束包括主變壓器上送能力約束，機(jī)組出力約束、電網(wǎng)基態(tài)安全約束、電網(wǎng)N-1靜態(tài)安全約束等，例如電網(wǎng)N-1靜態(tài)安全約束如下。

給定電網(wǎng)在某一刻，有且只有一條線路j故障斷開(kāi)，則根據(jù)電網(wǎng)N-1靜態(tài)安全約束有

式中：pl.i為故障前線路i的有功功率；pl.j為線路j故障斷開(kāi)前的有功功率；Sj.i為線路j故障斷開(kāi)后，線路j功率轉(zhuǎn)移到線路i的轉(zhuǎn)移比；pi，MAX為線路i的功率上限。

策略搜索制定時(shí)，根據(jù)各類控制策略的控制代價(jià)，優(yōu)先選擇代價(jià)低的控制措施，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)。

3.2 計(jì)及安全約束的控制策略優(yōu)化計(jì)算

充電樁、儲(chǔ)能和可調(diào)負(fù)荷等泛在控資源（用戶）實(shí)時(shí)上送調(diào)節(jié)意愿、可調(diào)空間（上調(diào)和下調(diào)）和調(diào)節(jié)代價(jià)（上調(diào)和下調(diào)）等信息，青島地調(diào)考慮非可調(diào)資源的實(shí)時(shí)信息和計(jì)劃信息，結(jié)合電網(wǎng)安全約束、進(jìn)行泛在可調(diào)資源的控制策略優(yōu)化計(jì)算形成控制指令并下發(fā)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)、區(qū)域或重載設(shè)備的削峰填谷，提升電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，下面以設(shè)備過(guò)載調(diào)峰為例，闡述具體控制策略。

3.2.1 啟動(dòng)條件

計(jì)算線路/變壓器繞組的負(fù)載率η，若η≥80%，啟動(dòng)設(shè)備調(diào)峰。

3.2.2 控制目標(biāo)

1）采取控制措施后，全網(wǎng)線路/變壓器的最大負(fù)載率η≤75%；

2）開(kāi)啟附近控制綜合靈敏度較高的可控資源，降低重載最嚴(yán)重設(shè)備的負(fù)載率。

3.2.3 控制策略

計(jì)算控制措施對(duì)于降低重過(guò)載設(shè)備負(fù)載率的綜合靈敏度指標(biāo)。

式中：Smn為控制措施m單位有功注入變化引起設(shè)備n有功變化量；Cm為措施m控制代價(jià)；Wn為設(shè)備n的重載程度。

結(jié)合靈控制策略優(yōu)先級(jí)和靈敏度指標(biāo)進(jìn)行排序，形成控制措施節(jié)點(diǎn)隊(duì)列，采用啟發(fā)式方法，求出滿足各類約束的綜合優(yōu)化調(diào)整方案，并對(duì)方案進(jìn)行安全校核，若線路、變壓器的負(fù)載率滿足要求，則作為控制決策結(jié)果輸出。

4 系統(tǒng)案例

4.1 緩解輸變電設(shè)備重載

尖峰負(fù)荷時(shí)段，可查詢到負(fù)荷側(cè)上傳的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)空間，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行需求設(shè)置控制目標(biāo)下發(fā)指令，削減尖峰負(fù)荷水平，2020 年8 月19 日青島全網(wǎng)最高負(fù)荷創(chuàng)歷史最高紀(jì)錄，全市負(fù)荷9 740 MW，北曲站重載，青島地調(diào)在全省地市公司范圍內(nèi)首次利用負(fù)荷側(cè)資源進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)峰實(shí)踐，地區(qū)電網(wǎng)精益化源網(wǎng)荷柔性互動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)北曲站重載情況，決定對(duì)設(shè)備進(jìn)行削峰工作，搜索周邊可控資源，計(jì)算控制靈敏度信息，優(yōu)先選取青島公交長(zhǎng)城路作為控制對(duì)象，當(dāng)時(shí)其充電站功率為1 522.76 kW，下調(diào)空間1 300 kW，能夠在5 min 內(nèi)削減1 300 kW 負(fù)荷，調(diào)控下令青島公交車站長(zhǎng)城路充電站充電功率調(diào)整到222.76 kW，青島公交車站接到響應(yīng)命令，充電功率逐步降低，5 min 后降低到225.65 kW，調(diào)整在偏差允許范圍內(nèi)，緩解北曲站1 號(hào)主變壓器重載情況，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，相關(guān)做法得到大眾日?qǐng)?bào)報(bào)道。

4.2 降低用戶電費(fèi)支出

膠州上合示范區(qū)特銳德園區(qū)儲(chǔ)能裝置（容量2 000 kWh，峰值充電功率500 kW）充分利用峰谷電價(jià)政策節(jié)省電費(fèi)支出。夜間負(fù)荷低谷與下午負(fù)荷平段充電，午間和傍晚負(fù)荷高峰時(shí)段放電為園區(qū)內(nèi)金工車間供電，每日可為企業(yè)節(jié)省1 676 元電費(fèi)支出，每月可累積節(jié)省5萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益十分突出。

圖6 青島公交車站控制效果展示

5 結(jié)語(yǔ)

在新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建過(guò)程中，傳統(tǒng)電力結(jié)構(gòu)、發(fā)展模式、利益格局、技術(shù)特征等均面臨革命性變化，傳統(tǒng)的“源隨荷動(dòng)”調(diào)度模式向“源網(wǎng)荷儲(chǔ)柔性互動(dòng)”模式轉(zhuǎn)變發(fā)展方向，基于此設(shè)計(jì)考慮安全約束的地區(qū)電網(wǎng)精益化源網(wǎng)荷柔性互動(dòng)控制系統(tǒng)。首先介紹了系統(tǒng)的3 層設(shè)計(jì)架構(gòu)，其次闡述了海量可控資源的安全接入與聚合管理技術(shù)，創(chuàng)新建立了安全接入緩沖區(qū)、實(shí)現(xiàn)了海量可控資源聚合管理，設(shè)計(jì)了邊緣控制調(diào)控終端，提出了安全約束下考慮用戶感知的源網(wǎng)荷儲(chǔ)多元協(xié)調(diào)控制策略，落地到青島地調(diào)，通過(guò)該系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了源網(wǎng)荷儲(chǔ)各環(huán)節(jié)運(yùn)行態(tài)勢(shì)全景感知，基于電網(wǎng)全局優(yōu)化的協(xié)調(diào)控制，提升了新能源柔性消納、負(fù)荷精準(zhǔn)控制、源網(wǎng)荷儲(chǔ)多元協(xié)調(diào)精益控制能力，打造泛在調(diào)度控制模式，提升了調(diào)度精益化水平，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行。目前在地調(diào)層面只是進(jìn)行了初步嘗試與探索，未來(lái)隨著更多綜合能源體、用戶側(cè)儲(chǔ)能負(fù)荷聚合商和柔性非工空調(diào)等可控資源的接入，將擁有更多的柔性調(diào)節(jié)資源參與電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制，考慮安全約束的地區(qū)電網(wǎng)精益化源網(wǎng)荷柔性互動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)于地區(qū)電網(wǎng)的源網(wǎng)荷柔性互動(dòng)探索具有重要意義，系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念超前、技術(shù)架構(gòu)先進(jìn)，具有代表性和典型性，是新型電力系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中的重要探索。