盧亞娟

摘要：近年來，電力行業(yè)處于快速發(fā)展和不斷變化的重要階段。為了適應(yīng)日益擴大的配電網(wǎng)規(guī)模，智能配電網(wǎng)工程正在不斷地開展。電力調(diào)度需要研究現(xiàn)有調(diào)度系統(tǒng)靈活性、實用性、標(biāo)準(zhǔn)化和仿真性能的不足，積極應(yīng)用綜合電力預(yù)測、調(diào)度網(wǎng)絡(luò)、分布式發(fā)電等先進技術(shù)，搭建智能實時仿真平臺，通過多種手段實現(xiàn)節(jié)能調(diào)度目標(biāo)，應(yīng)用智能自動化和高精度數(shù)字測量，提高智能配電網(wǎng)調(diào)度管理水平。

關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng);仿真平臺;電力調(diào)度

1智能配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)和框架

1.1智能配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)

智能配電網(wǎng)的調(diào)度優(yōu)化方法主要包括分布式發(fā)電、用戶負(fù)荷多樣化和綜合態(tài)勢感知[1-2]。在預(yù)測配電網(wǎng)發(fā)展趨勢時，可以利用配電網(wǎng)運行分析技術(shù)和綜合功率預(yù)測技術(shù)準(zhǔn)確獲取配電網(wǎng)運行軌跡信息[3]。在此基礎(chǔ)上，調(diào)度系統(tǒng)可以通過快速在線仿真功能分析計算配電網(wǎng)指標(biāo)，根據(jù)預(yù)設(shè)的控制策略給出最優(yōu)的調(diào)度方式，并向各執(zhí)行單元發(fā)出調(diào)度指令，實現(xiàn)配電網(wǎng)的智能控制[4-7]。根據(jù)實際運行經(jīng)驗，可以不斷優(yōu)化和調(diào)整策略庫，提高調(diào)度系統(tǒng)的自動化和智能化水平。當(dāng)配電網(wǎng)智能調(diào)整不能滿足最優(yōu)調(diào)度時，調(diào)度員將進行人工干預(yù)。

1.2智能配電網(wǎng)的總體框架

智能配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的關(guān)鍵是選擇科學(xué)合理的指標(biāo)體系，該指標(biāo)體系在態(tài)勢感知、趨勢分析和策略制定中起著重要作用。在對配電網(wǎng)進行綜合感知分析的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)配電網(wǎng)的實際運行環(huán)境對調(diào)度策略進行優(yōu)化和創(chuàng)新。改進后的調(diào)度策略需要綜合分析配電網(wǎng)的諸多因素，考慮配電網(wǎng)各組成部分之間的互補性和互動性，保證調(diào)度方案的解耦性和并行性。

2配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的不足

近年來，廣域測量、能源管理、在線預(yù)決策、生產(chǎn)調(diào)度等系統(tǒng)從監(jiān)控的角度增強了配電網(wǎng)的調(diào)度效果，降低了調(diào)度員控制復(fù)雜配電網(wǎng)的難度。然而，目前的調(diào)度系統(tǒng)仍有以下主要改進方向：

2.1系統(tǒng)靈活性

智能配電網(wǎng)的調(diào)度管理需要滿足垂直滲透和水平協(xié)調(diào)的基本需求，系統(tǒng)架構(gòu)需要覆蓋各級調(diào)度和各專業(yè)。過去，為了保證配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，調(diào)度機構(gòu)、變電站和發(fā)電廠建設(shè)了大量獨立的單一定值系統(tǒng)。這些定值系統(tǒng)存在兼容性差、無法快速融入智能配電網(wǎng)整體調(diào)度規(guī)劃、缺乏標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計結(jié)構(gòu)等缺點。存在定值系統(tǒng)變動、數(shù)據(jù)共享困難、缺乏集成性和安全性等問題。，這對配電網(wǎng)的運行維護和調(diào)度管理產(chǎn)生不利影響。

2.2功能實用性

電網(wǎng)企業(yè)在保證配電網(wǎng)安全運行的前提下，通過創(chuàng)新和技術(shù)升級，不斷提高調(diào)度工作的效率和質(zhì)量。然而，由于資金限制，與調(diào)度系統(tǒng)優(yōu)化相關(guān)的新服務(wù)往往缺乏足夠的資金支持。

2.3標(biāo)準(zhǔn)化推廣

近二十年來，我國大力進行電力系統(tǒng)自動化改造。這期間對電力系統(tǒng)的認(rèn)知和各種專業(yè)職能的劃分發(fā)生了幾次大的變化，產(chǎn)生了幾個不同版本的電網(wǎng)模型。由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)化，調(diào)度中心甚至有多套電網(wǎng)模型。不同的調(diào)度服務(wù)由不同的模型支持，它們很難相互兼容，這使得模型很難集成。此外，電廠和主站應(yīng)用的調(diào)度模型不統(tǒng)一，在電網(wǎng)信息共享和監(jiān)控過程中需要結(jié)合多方資源。部分500kV及以上站沒有配備支持RTU數(shù)據(jù)格式的PMU測量單元，難以實時、準(zhǔn)確獲取關(guān)鍵運行數(shù)據(jù)。

2.4系統(tǒng)業(yè)務(wù)導(dǎo)向

在電力行業(yè)的發(fā)展過程中，調(diào)度系統(tǒng)雖然按照專業(yè)功能劃分業(yè)務(wù)類型，但劃分是分階段、分批進行的，而不是統(tǒng)籌規(guī)劃。各部門之間缺乏統(tǒng)一的基礎(chǔ)技術(shù)體系，不能為監(jiān)控預(yù)警、調(diào)度計劃、調(diào)度管理、糾正控制等提供足夠的技術(shù)支持。

2.5實時模擬能力

實時仿真和調(diào)節(jié)控制是配電網(wǎng)調(diào)度的難點，日益復(fù)雜的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)給傳統(tǒng)的調(diào)度方式帶來了困難?；诮?jīng)驗的調(diào)度已經(jīng)不能適應(yīng)大規(guī)模配電網(wǎng)的調(diào)度管理，調(diào)度系統(tǒng)需要提高實時仿真性能，完善控制功能。這項工作需要大規(guī)模、高水平的計算機軟硬件支持。

3智能配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的關(guān)鍵技術(shù)

3.1電力綜合預(yù)測技術(shù)

在配電網(wǎng)調(diào)度過程中，需要及時預(yù)測供電負(fù)荷和功率，評估配電網(wǎng)運行狀態(tài)，以提高調(diào)度管理效果。在實際應(yīng)用中，負(fù)荷和供電預(yù)測的準(zhǔn)確性較差，尤其是在大型配電網(wǎng)中。因此，在電力預(yù)測中，需要使用多種管理系統(tǒng)，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)，將負(fù)荷和供電相結(jié)合進行電力綜合預(yù)測，以提高預(yù)測精度。

3.2調(diào)度網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)

智能配電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度可以從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)入手，結(jié)合電網(wǎng)的供電能力，對配電網(wǎng)架構(gòu)進行梳理和優(yōu)化。根據(jù)時間維度確定不同時期的控制目標(biāo)，并分別采取相應(yīng)的措施：超短期目標(biāo)側(cè)重于節(jié)點電壓、失電負(fù)荷和開關(guān)動作次數(shù);短期目標(biāo)側(cè)重于日最小線損、開關(guān)次數(shù)和最優(yōu)節(jié)點電壓;中長期目標(biāo)側(cè)重于每月最小線損、最佳節(jié)點電壓和最小開關(guān)時間。配電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度可以通過分別完成超短期、短期和中長期的調(diào)度目標(biāo)來實現(xiàn)。

3.3分布式電源優(yōu)化管理技術(shù)

近十年來，配電網(wǎng)中基于光伏發(fā)電和儲能的分布式發(fā)電日益增多，改變了原有配電網(wǎng)的純負(fù)荷模式和潮流方向。在優(yōu)化調(diào)度過程中，需要充分考慮分布式光伏和儲能系統(tǒng)對配電網(wǎng)潮流的影響。分布式發(fā)電的優(yōu)化管理主要采用實時校正和短期調(diào)節(jié)兩種方式。結(jié)合電力用戶的需求側(cè)響應(yīng)和大負(fù)荷的電力調(diào)度，通過提高分布式光伏電池的吸收能力，充分利用分布式光伏電池的日間輸出特性和儲能系統(tǒng)的“調(diào)峰填谷”運行模式，可以達(dá)到調(diào)峰填谷的調(diào)度效果。

3.4“源網(wǎng)絡(luò)負(fù)載”協(xié)調(diào)技術(shù)

智能配電網(wǎng)的電源、電網(wǎng)框架和負(fù)載在空間維度上相互作用?！霸淳W(wǎng)負(fù)荷”的短期協(xié)調(diào)需要考慮區(qū)域電力平衡，而“源網(wǎng)負(fù)荷”的長期協(xié)調(diào)需要綜合考慮可再生能源消耗、線損等因素。優(yōu)化調(diào)度需要建立不同類型的配電網(wǎng)拓?fù)洌员ＷC負(fù)荷的多樣性，并著重分析饋線之間的相互支持和配電網(wǎng)的整體平衡，以提高配電網(wǎng)的調(diào)度效率。

3.5智能在線仿真平臺

南方電網(wǎng)架構(gòu)復(fù)雜：交流/DC線路串聯(lián)，運行方式多種多樣?，F(xiàn)有調(diào)度仿真平臺存在穩(wěn)定性不足、離線仿真偏差大、在線仿真性能不足、預(yù)警功能不完善等問題。中國南方電網(wǎng)基于分布式數(shù)據(jù)中心，借助在線控制、仿真分析、輔助決策等智能功能，實現(xiàn)了調(diào)度工作從人工經(jīng)驗分析向智能調(diào)度的轉(zhuǎn)變。智能在線仿真平臺需要圍繞平臺架構(gòu)、算法、計算機軟硬件，應(yīng)用數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)、并行計算、內(nèi)存計算等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，完善實時仿真、自動預(yù)警、規(guī)劃、在線檢查等功能。

4智能配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)的應(yīng)用

4.1智能自動化技術(shù)

智能自動化技術(shù)可以降低電網(wǎng)調(diào)度管理的人力需求，實現(xiàn)電網(wǎng)運行信息的高速處理和調(diào)度主站、變電站的自動化運行功能。例如，通過實時采集相關(guān)參數(shù)、自動檢測和及時報警的故障智能預(yù)警功能，可以有效提高電網(wǎng)的運行可靠性。2019年，中國南方電網(wǎng)研究的“機器人模式”實現(xiàn)了35-500 kV電網(wǎng)的調(diào)度運行。廣東省調(diào)度控制中心開發(fā)的智能機調(diào)（AO）系統(tǒng)能夠智能調(diào)度復(fù)雜電網(wǎng)，具有獨立決策和進化能力。它可以結(jié)合運行數(shù)據(jù)繪制電網(wǎng)運行知識圖譜，是智能配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)的重要應(yīng)用成果。

4.2高精度數(shù)字測量技術(shù)

高精度數(shù)字測量技術(shù)的應(yīng)用，可以實現(xiàn)電網(wǎng)運行的實時反饋，及時發(fā)現(xiàn)不同時期的電量和電量變化，為電力需求分析提供數(shù)據(jù)，有效提高電網(wǎng)調(diào)度管理的效果。同時，這項技術(shù)也有助于發(fā)現(xiàn)竊電行為，輔助電費收取。比如用智能電表代替電磁表，可以大大降低電能計量的難度。

4.3分布式能源發(fā)電技術(shù)

在智能配電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃過程中，分布式發(fā)電技術(shù)得到積極應(yīng)用。例如，鼓勵電力用戶科學(xué)合理地建立分布式發(fā)電和儲能系統(tǒng)，并將其納入調(diào)控范圍，可以改善區(qū)域能源結(jié)構(gòu)，降低高峰時段的供電壓力，提高供電可靠性，節(jié)能環(huán)保，具有良好的經(jīng)濟性。

5結(jié)束語

隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，配電網(wǎng)的規(guī)模也相應(yīng)增加。為了提高電網(wǎng)調(diào)度的效率、安全性和可靠性，電網(wǎng)企業(yè)需要建設(shè)智能配電網(wǎng)，應(yīng)用優(yōu)化調(diào)度技術(shù)，提高電力綜合預(yù)測、調(diào)度網(wǎng)絡(luò)和分布式能源優(yōu)化的技術(shù)水平，構(gòu)建實時仿真分析平臺，提高電力調(diào)度的節(jié)能環(huán)保效果，促進智能配電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。

參 考 文 獻

[1]楊挺，趙黎媛，王成山.人工智能在電力系統(tǒng)及綜合能源 系統(tǒng)中的應(yīng)用綜述[J].電力系統(tǒng)自動化，2019，43（1）：2-14.

[2]閃鑫，陸曉，翟明玉，等.人工智能應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)控的關(guān)鍵 技術(shù)分析[J].電力系統(tǒng)自動化，2019，43（1）：49-57.

[3]程樂峰，余濤，張孝順，等.機器學(xué)習(xí)在能源與電力系統(tǒng)領(lǐng) 域的應(yīng)用和展望[J].電力系統(tǒng)自動化，2019，43（1）：15-31.

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