王文龍

（國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司電力科學(xué)研究院，黑龍江 哈爾濱 150030）

在國(guó)內(nèi)社會(huì)發(fā)展和大眾生產(chǎn)、生活中，電力系統(tǒng)是非常重要和必要的組成部分，并且國(guó)內(nèi)人口基數(shù)比較大，消耗資源眾多，其中之一就是電能資源，而電能資源的消耗會(huì)造成大量的碳排放，這明顯不符合國(guó)內(nèi)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和綠色環(huán)保原則。在該形勢(shì)下，我剛對(duì)電力系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)提出了更高要求，不僅需要滿足當(dāng)下基本的社會(huì)發(fā)展和大眾生產(chǎn)、生活供電，同時(shí)還需要有效降低碳排放，最終達(dá)成雙碳目標(biāo)。這也意味著，雙碳目標(biāo)下的新型電力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用也需要從雙碳目標(biāo)這一基礎(chǔ)上著手。該文以雙碳目標(biāo)為切入點(diǎn)，圍繞新型電力系統(tǒng)進(jìn)行了討論。首先介紹了該系統(tǒng)的特征，其次對(duì)系統(tǒng)規(guī)劃框架進(jìn)行了說明，最后對(duì)該系統(tǒng)所使用的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入探究，包括低碳市場(chǎng)機(jī)制、精細(xì)化預(yù)測(cè)等，希望可以為相關(guān)部門和技術(shù)工作人員提供一定參考。

1 新型電力系統(tǒng)的主要特征

新型電力系統(tǒng)主要特征的表達(dá)如公式（1）所示。

式中：P代表功率，W；η代表效率，無(wú)單位；V代表電壓，V；I代表電流，A。

公式（1）表示功率與效率、電壓和電流之間的關(guān)系。新型電力系統(tǒng)通常具有更高的效率，能夠在給定的電壓和電流下提供更大的功率輸出。

1.1 可再生能源的廣泛應(yīng)用

雙碳目標(biāo)下的新型電力系統(tǒng)的主要特征是可再生能源的廣泛應(yīng)用，進(jìn)而減少碳排放，實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)，電力系統(tǒng)需要減少對(duì)傳統(tǒng)化石燃料的依賴，轉(zhuǎn)向更多元化和可再生能源的利用。新型電力系統(tǒng)技術(shù)將以太陽(yáng)能、風(fēng)能和水能等可再生能源為核心，通過多種技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)其高效利用。例如太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)正在迅速發(fā)展，光伏電池的效率不斷提高，同時(shí)與儲(chǔ)能技術(shù)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)可再生能源的平穩(wěn)供應(yīng)。

1.2 智能化和數(shù)字化管理

與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，新型電力系統(tǒng)的主要特征是更智能化和數(shù)字化，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的精確監(jiān)控、優(yōu)化調(diào)度和靈活管理[1]。例如通過智能電網(wǎng)技術(shù)，電力系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力需求和供給情況，進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，最大限度地提高能源利用效率。智能電網(wǎng)還可以實(shí)現(xiàn)與用戶的互動(dòng)，通過需求響應(yīng)和時(shí)間定價(jià)等方式引導(dǎo)用戶在高峰期間降低用電負(fù)荷，進(jìn)一步減少碳排放。

1.3 儲(chǔ)能技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用

為了解決可再生能源的間斷性和波動(dòng)性問題，新型電力系統(tǒng)技術(shù)將側(cè)重于儲(chǔ)能技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用。多種儲(chǔ)能技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，例如電池儲(chǔ)能技術(shù)、氫能儲(chǔ)能技術(shù)和壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)等。這些技術(shù)可以將過剩的能源儲(chǔ)存起來，有需要時(shí)釋放出來，平衡電力系統(tǒng)的供需關(guān)系。例如電動(dòng)汽車電池可以作為移動(dòng)儲(chǔ)能裝置參與電力系統(tǒng)的調(diào)度，實(shí)現(xiàn)能源的靈活轉(zhuǎn)移和利用[2]。

2 新型電力系統(tǒng)規(guī)劃框架

無(wú)論是雙碳目標(biāo)下的新型電力系統(tǒng)還是原有的電力系統(tǒng)，在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃工作的過程中，其主要切入點(diǎn)都是邊界條件和規(guī)劃對(duì)象，并以此為基礎(chǔ)建立對(duì)研究對(duì)象所呈現(xiàn)出的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行描述并求解的模型，從而獲得對(duì)應(yīng)的科學(xué)指標(biāo)。新型電力系統(tǒng)是以確保能源電力安全為基本前提，以滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的電力需求為首要目標(biāo)，以高比例新能源供給消納體系建設(shè)為主線任務(wù)，以源網(wǎng)荷儲(chǔ)多向協(xié)同、靈活互動(dòng)為堅(jiān)強(qiáng)支撐，以堅(jiān)強(qiáng)、智能及柔性電網(wǎng)為樞紐平臺(tái)，以技術(shù)創(chuàng)新和體制、機(jī)制創(chuàng)新為基礎(chǔ)保障的新時(shí)代電力系統(tǒng)。從中也可以發(fā)現(xiàn)，在雙碳目標(biāo)下的新型電力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究工作中，需要明確約束條件、規(guī)劃目標(biāo)和具體應(yīng)用場(chǎng)景，這對(duì)系統(tǒng)的規(guī)劃、研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義[3]。新型電力系統(tǒng)基本規(guī)劃模型一般是一個(gè)以投資變量為主要決策變量的規(guī)劃問題，如公式（2）所示。

研究工作人員和技術(shù)人員需要以電力系統(tǒng)涉及的要素和特征，以規(guī)劃對(duì)象為具體切入點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)規(guī)劃環(huán)節(jié)進(jìn)行劃分。其中，雙碳目標(biāo)下的新型電力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)目標(biāo)是為了使系統(tǒng)的消納及傳輸新能源的能力得到提升，源網(wǎng)荷儲(chǔ)規(guī)劃目標(biāo)則是對(duì)配網(wǎng)的支撐能力得到增強(qiáng)，進(jìn)而使現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)、電力用戶負(fù)荷需求得到最大程度上的滿足，后續(xù)結(jié)合多能流規(guī)劃，在確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定供能的基礎(chǔ)上，使清潔能源所具備的消納率得到提升，這也有利于賦予系統(tǒng)預(yù)期多能互補(bǔ)的能力，這也是雙碳目標(biāo)下的新型電力系統(tǒng)的一個(gè)必然趨勢(shì)。該系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)規(guī)劃模型的本質(zhì)是以投資為變量的基本規(guī)劃問題，相關(guān)表達(dá)式，如公式（2）所示。

式中：T代表規(guī)劃時(shí)間尺度；M代表設(shè)備類型；N代表設(shè)備建設(shè)數(shù)量；αt代表成本在第t年所對(duì)應(yīng)折算系數(shù)；IC代表物理參數(shù)投資邊界，涉及系統(tǒng)容量和網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)等；ED代表運(yùn)行參數(shù)邊界；EENS代表系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)應(yīng)邊界。該模塊涉及的角色變量較多，包括投建、運(yùn)行和設(shè)備容量變量，分別采用（Ii，j，t，Oi，j，t，Pi，j，t）進(jìn)行表示。

在目標(biāo)函數(shù)應(yīng)用過程中，通常情況下需要對(duì)規(guī)劃方案自身所具備的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和所能達(dá)到的低碳水平加以考量，約束條件則分為投資、運(yùn)行以及可靠約束。

上述雙碳目標(biāo)下的新型電力系統(tǒng)模型明確了系統(tǒng)的規(guī)劃問題的常規(guī)形式，技術(shù)人員在對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用的過程中，需要對(duì)實(shí)際所面臨的問題的應(yīng)用場(chǎng)景加以考量，并以此為基礎(chǔ)對(duì)目標(biāo)函數(shù)、約束條件和決策變量進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，為了使模型自身所具備的所有功能得到最大程度的發(fā)揮，研究人員和技術(shù)人員還需要根據(jù)原有的規(guī)劃模型，例如需要對(duì)低碳評(píng)估方式和多時(shí)間尺度模型等技術(shù)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。

3 雙碳目標(biāo)下的新型電力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 碳水平評(píng)價(jià)技術(shù)

在雙碳目標(biāo)下的新型電力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)中，碳核算是非常重要的一點(diǎn)，也是系統(tǒng)進(jìn)行量化評(píng)價(jià)的核心基礎(chǔ)和依據(jù)，此時(shí)碳水平評(píng)價(jià)技術(shù)變得十分重要，有助于構(gòu)建一個(gè)更科學(xué)合理的評(píng)價(jià)體系，對(duì)雙碳目標(biāo)下的新型電力系統(tǒng)的針對(duì)性優(yōu)化和完善有重要意義。目前，雙碳目標(biāo)下的新型電力系統(tǒng)應(yīng)用的評(píng)價(jià)方法主要有3 種，分別是實(shí)測(cè)法、排放因子法和質(zhì)量平衡法，這3 種方法基本上可以滿足系統(tǒng)微觀和宏觀方面的要求。

實(shí)測(cè)法的應(yīng)用主要以現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和信息為基礎(chǔ)，具體需要根據(jù)雙碳目標(biāo)下的新型電力系統(tǒng)的碳排放量來確定[4]。

與實(shí)測(cè)法不同，排放因子法強(qiáng)調(diào)以碳排放清單所標(biāo)明的排放因子為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算，從而直接得到量化的碳排放量，以此可以具象化評(píng)價(jià)雙碳目標(biāo)下的新型電力系統(tǒng)，如公式（3）所示。

式中：E代表碳排放量；AC代表燃料消耗量；NCV代表燃料低熱值；C代表碳排放因子。

在具體的計(jì)算過程中，由于聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）所發(fā)布的指南和由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（International Organization for Standardization，簡(jiǎn)稱為ISO）所發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)均對(duì)排放因子進(jìn)行了明確規(guī)定，因此在具體計(jì)算方面可以得到一定的指導(dǎo)。但是世界各國(guó)使用方式和能源品位上存在顯著差異，因此相關(guān)工作人員在進(jìn)行計(jì)算的工作過程中，需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整排放因子，使其更具有實(shí)際意義和價(jià)值。

質(zhì)量平衡法的重要基礎(chǔ)是質(zhì)量守恒原則，工作人員可將雙碳目標(biāo)下的新型電力系統(tǒng)的生產(chǎn)行為，也就是其中的投入數(shù)據(jù)和產(chǎn)出數(shù)據(jù)作為參考，對(duì)碳排放量進(jìn)行估算。

低碳評(píng)估體系要求雙碳目標(biāo)下的新型電力系統(tǒng)明確碳排放的激勵(lì)、系統(tǒng)的快速運(yùn)用，同時(shí)對(duì)關(guān)鍵要素進(jìn)行總結(jié)，幫助相關(guān)工作人員快速掌握技術(shù)途徑對(duì)雙碳目標(biāo)下的新型電力系統(tǒng)具有重要的作用和價(jià)值。目前亟待解決的一個(gè)重點(diǎn)問題其實(shí)就是如何對(duì)碳排放指標(biāo)進(jìn)行定量分析，使新型電力系統(tǒng)的具體水平得到全方位的評(píng)估。結(jié)合目前研究的結(jié)果來看，要想對(duì)新型電力系統(tǒng)的碳排放水平進(jìn)行有效評(píng)估，需要注重將空間和時(shí)間尺度納入低碳評(píng)價(jià)體系中，真正意義上做到以反饋控制為依托，對(duì)日后規(guī)劃方案的制定提供理論指導(dǎo)。

3.2 源-荷預(yù)測(cè)技術(shù)

源-荷預(yù)測(cè)技術(shù)的一個(gè)主要組成部分是建立預(yù)測(cè)模型。該模型通常涉及統(tǒng)計(jì)和機(jī)器學(xué)習(xí)方法，例如線性回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或支持向量機(jī)。一個(gè)簡(jiǎn)單的源-荷預(yù)測(cè)模型如公式（4）所示。

式中：y是預(yù)測(cè)的電力需求或供應(yīng)；X是影響電力需求或供應(yīng)的各種因素（如時(shí)間、天氣條件和歷史數(shù)據(jù)等）；θ是預(yù)測(cè)函數(shù)，是預(yù)測(cè)模型的參數(shù)。

預(yù)測(cè)模型的參數(shù)可以通過最小化預(yù)測(cè)誤差來估計(jì)，例如可以將均方誤差（MSE）作為損失函數(shù)，其形式如公式（5）所示。

式中：yi是實(shí)際的電力需求或供應(yīng)；n是觀察點(diǎn)的數(shù)量。

通過最小化損失函數(shù)可以找到最優(yōu)參數(shù)，使模型的預(yù)測(cè)盡可能接近實(shí)際的電力需求或供應(yīng)。上述為源-荷預(yù)測(cè)技術(shù)的一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。實(shí)際上，該領(lǐng)域還涉及許多復(fù)雜的技術(shù)和方法，例如深度學(xué)習(xí)、時(shí)間序列分析和優(yōu)化理論等。該項(xiàng)技術(shù)主要用于預(yù)測(cè)電力系統(tǒng)的供需變化，從而有效地實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的運(yùn)行和調(diào)度，滿足碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)。例如大型電力系統(tǒng)管理工作包括化石能源發(fā)電站和可再生能源發(fā)電站（如風(fēng)能和太陽(yáng)能），在雙碳目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和技術(shù)應(yīng)用方面應(yīng)盡可能多地利用可再生能源，同時(shí)滿足電力需求[5]。具體的源-荷預(yù)測(cè)的步驟如下所示。1）收集數(shù)據(jù)。收集過去的電力供需數(shù)據(jù)和可能影響電力供需的各種因素的數(shù)據(jù)，如天氣條件（對(duì)風(fēng)能和太陽(yáng)能影響很大）、時(shí)間（電力需求在一天中的不同時(shí)間會(huì)有所變化）等。2）建立預(yù)測(cè)模型。使用機(jī)器學(xué)習(xí)方法（如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）建立預(yù)測(cè)模型。模型的目標(biāo)是預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間內(nèi)的電力供需。3）訓(xùn)練模型。使用歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型，找到最能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)電力供需的模型參數(shù)。4）進(jìn)行預(yù)測(cè)。使用訓(xùn)練好的模型對(duì)未來一段時(shí)間內(nèi)的電力供需進(jìn)行預(yù)測(cè)。

在電力系統(tǒng)調(diào)度中，源-荷預(yù)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用有助于更好地理解預(yù)計(jì)的電力需求和可利用的可再生能源供應(yīng)。例如如果預(yù)測(cè)到明天的太陽(yáng)能供應(yīng)會(huì)很豐富，而電力需求相對(duì)較低，就可以減少化石能源的使用，更多地依賴太陽(yáng)能。反之，如果預(yù)測(cè)到明天的太陽(yáng)能供應(yīng)不足，而電力需求又很高，可以提前調(diào)度化石能源發(fā)電站，確保電力供應(yīng)。從中不難看出，通過源-荷預(yù)測(cè)技術(shù)可以更有效地利用可再生能源，減少對(duì)化石能源的依賴，有助于實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)。同時(shí)，源-荷預(yù)測(cè)技術(shù)也有助于提高新型電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和可靠性，滿足用戶的電力需求。

3.3 可再生能源技術(shù)

隨著對(duì)環(huán)境影響的關(guān)注，風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能和其他可再生能源的開發(fā)和利用越來越重要。提高這些能源的發(fā)電效率、穩(wěn)定性和儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展都是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的關(guān)鍵。這些技術(shù)的共同特點(diǎn)是能源的來源是無(wú)限的，并且在轉(zhuǎn)化過程中的碳排放極低，非常符合雙碳目標(biāo)的要求。目前，可再生能源技術(shù)的發(fā)展主要集中在提高能源轉(zhuǎn)化效率、提升能源穩(wěn)定性和發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)3 個(gè)方面。以下是一些可再生能源技術(shù)的實(shí)例。

太陽(yáng)能電池技術(shù)：太陽(yáng)能電池是一種將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備，其中最常見的是硅基太陽(yáng)能電池。隨著技術(shù)的發(fā)展，新型的太陽(yáng)能電池，如染料敏化太陽(yáng)能電池、鈣鈦礦太陽(yáng)能電池等正在不斷提高轉(zhuǎn)化效率并降低成本。

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)：風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)能驅(qū)動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電能。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的關(guān)鍵在于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化。例如通過優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片設(shè)計(jì)可以提高風(fēng)能的利用效率。

水力發(fā)電技術(shù)：水力發(fā)電是將水的勢(shì)能或動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。其中，梯級(jí)發(fā)電是水力發(fā)電的一種重要方式，它通過在河流上建設(shè)多座水電站，對(duì)水能進(jìn)行最大化利用。

儲(chǔ)能技術(shù)：儲(chǔ)能技術(shù)是指將多余的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量?jī)?chǔ)存起來，然后在需要時(shí)再轉(zhuǎn)化回電能。常見的儲(chǔ)能技術(shù)包括電池儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能和壓縮空氣儲(chǔ)能等。儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)提高可再生能源的利用率和保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

3.4 捕獲和存儲(chǔ)技術(shù)

碳捕獲和存儲(chǔ)（Carbon Capture and Storage，CCS）技術(shù)是指在大型碳排放源（如煤電廠、天然氣電廠等）的排煙中捕獲二氧化碳，并把二氧化碳通過管道輸送到地下特定地質(zhì)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行長(zhǎng)期儲(chǔ)存，避免其排放到大氣中的技術(shù)。CCS 技術(shù)主要有3 個(gè)步驟，及碳捕獲、碳輸送和碳儲(chǔ)存，該技術(shù)應(yīng)用主要包括如下方面的流程。

3.4.1 碳捕獲

碳捕獲是CCS 技術(shù)的第一步，主要目標(biāo)是從排煙中分離出二氧化碳。常用的碳捕獲技術(shù)主要有吸收法、吸附法和膜分離法。以吸收法為例，其工作原理是利用吸收劑（如胺類化合物）吸收煙氣中的二氧化碳。該過程通常在一個(gè)叫作吸收塔的設(shè)備中進(jìn)行。在吸收塔中，含有二氧化碳的煙氣和吸收劑進(jìn)行反應(yīng)，二氧化碳被吸收劑吸收，從而實(shí)現(xiàn)二氧化碳的捕獲[6]。

3.4.2 碳輸送

碳輸送是CCS 技術(shù)的第二步，其目標(biāo)是把捕獲的二氧化碳輸送到儲(chǔ)存地點(diǎn)。常用的輸送方式主要有管道輸送和船舶輸送。以管道輸送為例，其工作原理與輸送天然氣類似，先把捕獲的二氧化碳?jí)嚎s成高壓態(tài)，然后通過管道把高壓二氧化碳輸送到預(yù)定的儲(chǔ)存地點(diǎn)。

在公式（3）的基礎(chǔ)上，電能在傳輸過程中的碳排放Qc如公式（6）所示。

式中：p為化石燃料發(fā)電量占總發(fā)電量的比例；G0為用戶側(cè)需電量；ρ為線路網(wǎng)損；η為單位電量所需化石燃料；f0為單位化石燃料完全燃燒所產(chǎn)生的碳排放量。

3.4.3 碳儲(chǔ)存

碳儲(chǔ)存是CCS 技術(shù)的第三步，其目標(biāo)是把輸送到儲(chǔ)存地點(diǎn)的二氧化碳長(zhǎng)期儲(chǔ)存在地下。常用的儲(chǔ)存方式主要有地質(zhì)儲(chǔ)存和礦物碳化。以地質(zhì)儲(chǔ)存為例，其主要是把二氧化碳儲(chǔ)存到地下的油氣田、煤層或鹽水層中。這些地質(zhì)結(jié)構(gòu)具有良好的封閉性，可以防止二氧化碳泄漏到大氣中。

綜上所述，雖然CCS 技術(shù)在某些方面還面臨著挑戰(zhàn)，例如捕獲成本高、儲(chǔ)存安全等，但仍是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的一種重要途徑，特別是在不能完全避免使用化石能源的情況下，說明該項(xiàng)技術(shù)仍具有較大的優(yōu)化空間。

3.5 新型電力系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)

多能流協(xié)同運(yùn)行的配網(wǎng)規(guī)劃對(duì)新型電力系統(tǒng)十分重要，在多能流協(xié)同運(yùn)行的配網(wǎng)規(guī)劃過程中，主要涉及描述電力系統(tǒng)中的潮流分布和評(píng)估系統(tǒng)中各個(gè)參數(shù)對(duì)潮流分布和電壓裕度的影響程度。

在描述電力系統(tǒng)中潮流的分布和流動(dòng)中主要用到的是潮流方程，如公式（7）、公式（8）所示。

式中：Pi和Qi分別為節(jié)點(diǎn)i的有功功率和無(wú)功功率；Vi和Vj分別為節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j的電壓；Gij和Bij分別為節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的導(dǎo)納；θij為節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的相角差。

在評(píng)估系統(tǒng)中，各個(gè)參數(shù)對(duì)潮流分布和電壓裕度的影響程度需要用到靈敏度分析公式，如公式（9）所示。

式中：Si為節(jié)點(diǎn)i的靈敏度；Pi為節(jié)點(diǎn)i的有功功率；x_j為參數(shù)j。

目標(biāo)函數(shù)如公式（10）所示。

式中：Ci、Cj分別代表發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的成本系數(shù)；Pi、Pj分別代表發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的有功功率；Ui、Uj分別代表節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j的電壓；ΔUmax代表允許的電壓偏差上限；Iij、Sij分別代表線路i-j的潮流和視在功率；Imax代表允許的線路功率限制上限。

約束條件如下：∑Pi-∑Pj=0（功率平衡）；Ui-Uj≤ΔUmax（電壓穩(wěn)定性）；Iij-Sij≤ΔImax（線路功率限制）；Pi≥0，Pj≥0（功率非負(fù)性）。

優(yōu)化技術(shù)的目標(biāo)是通過調(diào)整發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的功率分配使目標(biāo)函數(shù)最小化，同時(shí)滿足約束條件，這樣可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和穩(wěn)定性的優(yōu)化。

電力系統(tǒng)調(diào)度是電力系統(tǒng)運(yùn)行中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其目標(biāo)是在滿足電力需求和電力系統(tǒng)運(yùn)行約束的前提下，使電力系統(tǒng)的運(yùn)行成本最小化。以一種常見的優(yōu)化方法——混合整數(shù)線性規(guī)劃（Mixed Integer Linear Programming，MILP）為例，電力系統(tǒng)調(diào)度的優(yōu)化過程如圖1所示。

圖1 電力系統(tǒng)調(diào)度的優(yōu)化過程

首先，數(shù)據(jù)收集：收集電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（如各種發(fā)電機(jī)的參數(shù)、電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等）、預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)（如電力需求預(yù)測(cè)、風(fēng)力和太陽(yáng)能供應(yīng)預(yù)測(cè)等）和市場(chǎng)數(shù)據(jù)（如電價(jià)、燃料價(jià)格等）。

其次，建立模型：根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)則和優(yōu)化目標(biāo)建立混合整數(shù)線性規(guī)劃模型。該模型的目標(biāo)函數(shù)通常是電力系統(tǒng)的最小化運(yùn)行成本，約束包括電力平衡約束、發(fā)電機(jī)運(yùn)行約束等。

再次，求解模型：使用混合整數(shù)線性規(guī)劃求解器（如CPLEX、GUROBI 等）求解模型，得到最優(yōu)的發(fā)電調(diào)度方案。

最后，實(shí)施方案：以求解得到的最優(yōu)方案指導(dǎo)電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行。

4 結(jié)論

綜上所述，不難發(fā)現(xiàn)，新型電力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究有助于推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型，從以化石燃料為主向可再生能源為主的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。例如源-荷預(yù)測(cè)技術(shù)可以優(yōu)化電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程，提高可再生能源的利用率，可再生能源技術(shù)可以提高可再生能源的發(fā)電效率和穩(wěn)定性等。因此需要對(duì)一系列的雙碳目標(biāo)下的新型電力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究、開發(fā)、應(yīng)用和優(yōu)化保持高度關(guān)注和重視。