鄧嘉麒 姜兵 劉建亮

摘 要：近年來，社會進步迅速，隨著新型發(fā)電、直流輸電、電能存儲等技術(shù)的發(fā)展，新能源發(fā)電、電動汽車等柔性負荷以及可充放電的儲能裝置不斷并入電網(wǎng)中，使得傳統(tǒng)配電網(wǎng)架構(gòu)發(fā)生了巨大變化。由于新型源網(wǎng)荷儲存在較大的不穩(wěn)定性，給配電網(wǎng)調(diào)度帶來了巨大挑戰(zhàn)，尤其是難以控制調(diào)度的額外電損。借助泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，可實現(xiàn)對源網(wǎng)荷儲的實時信息采集與分析，為實時數(shù)據(jù)驅(qū)動的源網(wǎng)荷儲協(xié)同調(diào)度提供了契機。配電網(wǎng)中的源網(wǎng)荷儲協(xié)同具有天然的分布式特性，因此可以利用電力物聯(lián)網(wǎng)的感知能力構(gòu)建一個分布式狀態(tài)實時感知系統(tǒng)，使得協(xié)同調(diào)度具有更高的調(diào)度精度。

關(guān)鍵詞：源網(wǎng)荷儲互動調(diào)控;降低可再生能源發(fā)電棄電率;應(yīng)用分析

引言

可再生能源是未來能源發(fā)展的一個重要趨勢，對實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。隨著可再生能源發(fā)電裝機容量的快速增加，棄水率、棄風、棄光率也維持在高位運行。

1相關(guān)工作

目前，已有學者對源荷互動調(diào)度進行研究。圍繞大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)實切實驗，介紹了一系列新電力技術(shù)如系統(tǒng)動態(tài)頻率計算等，為系統(tǒng)調(diào)試實驗提供了技術(shù)手段和有效的分析方法，從而可以優(yōu)化配電網(wǎng)中對負荷側(cè)的控制。著重考慮荷端出現(xiàn)的新需求，即兼容需求側(cè)資源響應(yīng)，提出了一個源網(wǎng)荷儲優(yōu)化調(diào)度模型。算例分析結(jié)果證明，該模型能夠有效降低系統(tǒng)總成本，提高系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性。其采取的負荷控制策略是以電價調(diào)整為主，存在一定的用戶主觀影響;同時系統(tǒng)成本指的是經(jīng)濟方面，并未考慮能源損耗，且未考慮新能源消納問題，因此可以對其進行進一步研究。后續(xù)研究可以考慮將兩者統(tǒng)一，即在兼容需求側(cè)資源響應(yīng)上應(yīng)用負荷實切技術(shù)來進一步降低電網(wǎng)運行成本。在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的場景下，可以進一步考慮用戶用電匹配發(fā)電或者發(fā)電匹配用電的情況。在源源互動的研究中，大多數(shù)是以能源互聯(lián)網(wǎng)為背景對多種能源尤其是新能源進行管理，以使能源利用率最優(yōu)?？紤]在多能量互補的柔性直流配電網(wǎng)下，設(shè)計一種協(xié)調(diào)、協(xié)同的優(yōu)化控制結(jié)構(gòu)。該文主要考慮多種能源網(wǎng)協(xié)同運行，同時考慮到了新能源消納以及各類分布式發(fā)電設(shè)備的接入，在傳統(tǒng)集中下發(fā)控制的基礎(chǔ)上，采用離散時間一致性算法對分布式設(shè)備進行協(xié)調(diào)，實現(xiàn)了多目標最優(yōu)控制，從而使整個電網(wǎng)的經(jīng)濟開銷最小。該文主要從多能源互補即源端進行考慮，同時綜合儲能設(shè)備的狀態(tài)來滿足負荷的需求，并未對負荷做出調(diào)整，因此可考慮將負荷調(diào)整加入?yún)f(xié)調(diào)控制以進一步優(yōu)化電網(wǎng)運行。同時，針對電網(wǎng)區(qū)域自治需求越來越高的情況，許多研究者對臺區(qū)下的配電網(wǎng)調(diào)度架構(gòu)及機制進行了研究。一些學者對區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)能源管理系統(tǒng)進行了研究。提出了一個有效的能源管理系統(tǒng)，整理了多能源通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)能源互補的多種機制。各類能源和各類負荷做了特性分析，同時得出結(jié)論：信息控制系統(tǒng)是能源互聯(lián)網(wǎng)的核心。針對區(qū)域能源管理提出了各自的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并未提出相應(yīng)的控制策略和方案，但仍為研究泛在電力物聯(lián)網(wǎng)下源網(wǎng)荷儲協(xié)同調(diào)度提供了架構(gòu)基礎(chǔ)。具有特定負荷（海水淡化負荷）裝置的沿海區(qū)域能源系統(tǒng)協(xié)同控制方法進行了綜述，對有關(guān)源網(wǎng)荷系統(tǒng)有關(guān)研究做了總結(jié)與展望，并對源網(wǎng)荷系統(tǒng)交互做出了詳細的解釋，同時歸納了沿海多源多負荷系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制與多時間尺度能量調(diào)度的方法，為接下來的源網(wǎng)荷儲系統(tǒng)定義以及優(yōu)化調(diào)度模型的建立提供了方向。上述研究對新出現(xiàn)的微網(wǎng)系統(tǒng)用電調(diào)度、區(qū)域自治方法及技術(shù)進行了研究和綜述，對構(gòu)建配電網(wǎng)的系統(tǒng)框架具有較大的參考價值。

2可再生能源發(fā)電的特征

可再生能源指的是水能、風能、太陽能、生物質(zhì)能、地熱能、潮汐能等，應(yīng)用最為廣泛的是水能、風能及太陽能，應(yīng)用方式表現(xiàn)為：水力發(fā)電、風力發(fā)電、太陽能發(fā)電。本文主要對這3種可再生能源發(fā)電特征進行論述。水能最為突出的特點是：具有豐水期、平水期、枯水期，儲水量變化有一定的周期性且相對穩(wěn)定，水能的利用還要考慮防洪、防汛、生產(chǎn)和生活。為了最大程度的實現(xiàn)節(jié)能減排，按照電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行的原則，在水能的豐水期需要全功率發(fā)電，枯水期多進行電力系統(tǒng)的調(diào)峰。這些因素決定了水力發(fā)電的具有以下基本特征：①發(fā)電功率可預測;②發(fā)電量可預測;③穩(wěn)定性較好;④較強的慣性。風能是地表受太陽輻射造成受熱不均而引起大氣水平方向壓力不均，并導致空氣流動產(chǎn)生的動能。風能是太陽能的間接利用，受地理位置、氣候、天氣影響較大，具有較大的隨機性和波動性，難于準確預測。風力發(fā)電受風能的制約，具有與風能類似的特征，另外，風力發(fā)電機的葉片較大，具有一定的慣性。因此，風力發(fā)電的具有下述基本特征：①發(fā)電功率難與準確預測;②發(fā)電量難于準確預測;③穩(wěn)定性較差;④有一定的慣性。太陽能是指太陽光輻射的能量，一般情況下，太陽能發(fā)電是利用光電效應(yīng)把太陽的光輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能或者把太陽的光輻射先轉(zhuǎn)換為熱能再轉(zhuǎn)換成電能。應(yīng)用最為廣泛的是把太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電方式即光伏發(fā)電。光伏發(fā)電受季節(jié)、地理位置和大氣物理狀況的影響，具有較強的隨機性和波動性，也不具備慣性。光伏發(fā)電的具有特征是：①發(fā)電功率難與準確預測;②發(fā)電量難于準確預測;③穩(wěn)定性較差;④無慣性。

3資源全息感知與決策

電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電、用電、儲能等各環(huán)節(jié)的狀態(tài)信息和監(jiān)控系統(tǒng)運行信息被實時感知，同時控制系統(tǒng)如AGC、AVC、動態(tài)ACE等控制狀態(tài)的實時感知，此外還包括氣象、山火、密集輸電走廊等與電網(wǎng)直接或間接相關(guān)的環(huán)境信息感知。利用大數(shù)據(jù)及人工智能的方法采用仿真分析和事件驅(qū)動的模式，對電網(wǎng)運行的實際情況及故障反演其發(fā)展過程，形成故障前以經(jīng)濟優(yōu)化為目標的控制方式，故障中以電網(wǎng)安全性為目標的控制方式，故障后以電網(wǎng)運行恢復為目標的控制方式，保證電網(wǎng)在真實運行場景下安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行。例如基于臺風預測數(shù)據(jù)，結(jié)合地理GIS圖展示臺風名稱、風圈大小及強度、預測路徑以及可能影響的設(shè)備，并以動畫形式展示臺風的演變過程，通過臺風路徑、臺風等級、臺風半徑等預報信息，同時結(jié)合桿塔地理位置及設(shè)計參數(shù)，自動智能識別N-1、N-2、N-3故障集的發(fā)生時間和發(fā)生概率，將臺風識別出來的預想故障集納入到電網(wǎng)靜態(tài)安全分析中，評估未來時段臺風對電網(wǎng)可能造成的影響，并給出影響程度的預警信息，根據(jù)判定結(jié)果按照常規(guī)數(shù)據(jù)挖掘軌跡模式（關(guān)聯(lián)、聚類、分類、預測）方法形成基于網(wǎng)、省、地、縣四級調(diào)度的發(fā)電計劃、負荷預測、新能源發(fā)電預測和機組調(diào)節(jié)空間等數(shù)據(jù)。從而實現(xiàn)對大電網(wǎng)組態(tài)模擬精準化廣域協(xié)同控制，提升大電網(wǎng)安全經(jīng)濟綜合運行水平和抵御風險能力。

結(jié)語

本文論述了傳統(tǒng)的“源隨荷動”調(diào)度模式向“源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)調(diào)度控制”模式轉(zhuǎn)變發(fā)展方向，基于此設(shè)計源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。首先介紹了該系統(tǒng)的總體四層架構(gòu)，其次闡述了實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲的各應(yīng)用場景支撐的四個關(guān)鍵技術(shù)，最終落地在華東分部調(diào)控分中心進行試驗實現(xiàn)了“源-網(wǎng)-荷-儲”互動。

參考文獻

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