新能源電力系統(tǒng)控制與優(yōu)化措施分析

1、新能源電系統(tǒng)控制與化措施分析摘要：隨著傳統(tǒng)能源枯竭問題和環(huán)境惡化日益嚴(yán)重，大規(guī)模可再生能源并網(wǎng) 將成為未來電力系統(tǒng)的發(fā)展方向但是，風(fēng)電、光伏等可再生能源的可控性較差， 其時(shí)空分布特性和不確定性給電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來了極大挑戰(zhàn)靈活性指標(biāo) 能夠?qū)㈦娏ο到y(tǒng)經(jīng)濟(jì)可靠地應(yīng)對源荷波動(dòng)、故障等不確定事件的能力量化因此， 開展靈活性專項(xiàng)規(guī)劃對提高可再生能源消納率，增強(qiáng)高比例可再生能源電力系統(tǒng) 運(yùn)行的可靠性具有重要意義關(guān)鍵詞 能源；電力系統(tǒng)；控制與優(yōu)化；措施分析引言隨著全球氣候問題日益凸顯，世界主要國家積極推進(jìn)碳中和。加快發(fā)展非化 石能源，尤其是風(fēng)電、太陽能發(fā)電等新能源，是推動(dòng)能源低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。 年 3 月

2、，中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議提出構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。 新型電力系統(tǒng)中電源結(jié)構(gòu)、用電結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)生態(tài)將發(fā)生深刻變化，僅依靠電源側(cè) 的調(diào)節(jié)能力已經(jīng)難以保障新型電力系統(tǒng)的電力可靠供應(yīng)和安全穩(wěn)定運(yùn)行，并且成 本高昂。相比之下，需求側(cè)的解決方案則通常規(guī)模較小，且選擇更加多元化，推 動(dòng)電力系統(tǒng)由“源隨荷動(dòng)”向“源荷互動(dòng)”轉(zhuǎn)變，充分發(fā)揮需求側(cè)資源在以新能 源為主體的新型電力系統(tǒng)中的作用十分迫切和必要。1 能源電力系統(tǒng)的要特點(diǎn)新能源電力系統(tǒng)的主要特點(diǎn)包括：第一，普及率高，資源可再生。目前，我 國新能源主要應(yīng)用于新疆、甘肅等地區(qū)。就地理位置而言，這是 2 相鄰的省份， 這消除了長距離電網(wǎng)傳輸?shù)谋锥?，?/p>

3、方面，節(jié)省了成本；另一方面，使可再生資 源得到有效利用。第二，多能源橫向供給相輔相成。其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在 2 個(gè)方面， 即供給與需求。供應(yīng)是指利用太陽能、風(fēng)能等綠色能源和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)來發(fā)電。 確保電力資源綠色、安全、穩(wěn)定供應(yīng)。而通過應(yīng)用相關(guān)科技，這些能量可以優(yōu)勢 互補(bǔ)，解決了一些穩(wěn)定性差的問題。需求主要是指滿足用戶的特定需求。根據(jù)電力系統(tǒng)目前的技術(shù)，用戶可以詳細(xì)了解自己的用電情況，同時(shí)，可以準(zhǔn)確了解電 力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，以便用戶調(diào)整用電方式和策略。2 能源電力系統(tǒng)的制方法2.1 雙側(cè)資源型控制方法目前，我國各企業(yè)、各行業(yè)之間的競爭十分激烈。與其他生產(chǎn)方式相比，電 力資源能耗低、污染小，可有效降

4、低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)競爭力。因此，各行業(yè)的用 電量也在快速增長。換言之，社會(huì)對電能的需求與過去相比已不能同日而語，電 能需求與日俱增。面對電力需求不斷增加的嚴(yán)峻形勢，傳統(tǒng)的單側(cè)資源控制方法 已經(jīng)無法滿足控制需求，因此，形成了一種新的控制方法，即雙側(cè)資源型控制方 法。目前，雙側(cè)資源型控制方法具有獨(dú)特的雙隨機(jī)波動(dòng)性。它可以有效地為電力 系統(tǒng)和社會(huì)配置資源。不僅滿足供需要求，也能提高新能源電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性， 同時(shí)，有效提升電力系統(tǒng)的綜合利用程度。2.2 概率預(yù)測概率預(yù)測作為一種量化預(yù)測不確定性的理論與方法，可獲取預(yù)測對象概率分 布，為決策者提供更為全面的預(yù)測信息，更好地應(yīng)用于電力系統(tǒng)分析與控制、優(yōu) 化調(diào)

5、度、市場交易等多個(gè)場景。在此背景下，新能源電力系統(tǒng)概率預(yù)測逐漸成為 學(xué)術(shù)界和工業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)問題。概率預(yù)測涉及到電力系統(tǒng)、信息處理與表達(dá)、 人工智能、概率統(tǒng)計(jì)、決策優(yōu)化、不確定性分析等多學(xué)科多領(lǐng)域的復(fù)雜交叉，給 概率預(yù)測分析與建模帶來挑戰(zhàn)。開展新能源電力系統(tǒng)概率預(yù)測系統(tǒng)性研究，可更 好地應(yīng)對電力系統(tǒng)發(fā)展中出現(xiàn)的信息數(shù)據(jù)復(fù)雜、多重不確定性顯著、多學(xué)科領(lǐng)域 交叉融合等新特點(diǎn)，從而為新能源電力系統(tǒng)分析和決策提供關(guān)鍵信息支撐，助力 新能源消納和新能源電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，為國家能源清潔化轉(zhuǎn)型提供有 力保障。2.3 微電網(wǎng)控制在新能源電力系統(tǒng)中的應(yīng)用事實(shí)上，對于大眾來說，基于分布式能源的微電網(wǎng)控制已

6、經(jīng)并不陌生，例如， 屋頂光伏、電動(dòng)汽車等都可以被歸類到基于分布式能源的微電網(wǎng)控制。以電動(dòng)汽車為例，它們可以在新能源發(fā)電高峰期將其應(yīng)用于儲(chǔ)存電能，一方面，用來轉(zhuǎn)換 成機(jī)械能發(fā)揮汽車的屬性；另一方面，可以在用電高峰期向電網(wǎng)釋放儲(chǔ)存的電能， 滿足電力系統(tǒng)負(fù)荷需求。隨著我國電動(dòng)汽車數(shù)量的大規(guī)模增長，深入研究最大限 度發(fā)揮其削峰填谷能力的控制策略，對于新能源電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重 要意義。新能源電力系統(tǒng)中，隨著供給側(cè)新能源發(fā)電占比不斷提升，需求側(cè)靈活 性負(fù)荷及主動(dòng)響應(yīng)增加，多重不確定性逐漸成為新能源電力系統(tǒng)的常態(tài)化特征。 概率預(yù)測可實(shí)現(xiàn)對新能源電力系統(tǒng)預(yù)測不確定性的有效量化，是支撐系統(tǒng)安全與 經(jīng)濟(jì)

7、運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。本文從多個(gè)維度綜述了新能源電力系統(tǒng)的本質(zhì)科學(xué)問題和 基本數(shù)學(xué)表達(dá)，為概率預(yù)測研究提供關(guān)鍵數(shù)學(xué)基礎(chǔ)支撐。本文首先從預(yù)測的基本 定義、預(yù)測不確定性分析、概率預(yù)測時(shí)間尺度及評價(jià)指標(biāo)等方面闡述了概率預(yù)測 的基本概念。然后，進(jìn)一步探討了概率預(yù)測的多元條件概率建模本質(zhì)及其三種數(shù) 學(xué)表達(dá)形式。接著，按照多個(gè)分類方式綜述了概率預(yù)測的常用方法。最后，本文 指出了概率預(yù)測研究中存在的大數(shù)據(jù)背景下數(shù)據(jù)分析難度增大、預(yù)測不確定性條 件化建模困難、多學(xué)科背景深度交叉、評價(jià)體系仍需完善、應(yīng)用價(jià)值有待進(jìn)一步 挖掘等問題與挑戰(zhàn)。3 能源電力系統(tǒng)的化方式3.1 完善市場機(jī)制助力儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展儲(chǔ)能行業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

8、,離不開政策和市場機(jī)制的全面扶持。目前,電化學(xué) 儲(chǔ)能系統(tǒng)及儲(chǔ)能電站還不具備獨(dú)立參與電力市場交易的身份相關(guān)市場機(jī)制亟須 完善。國家發(fā)展和改革委與國家能源局發(fā)布的關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指 導(dǎo)意見(征求意見稿)(以下簡稱指導(dǎo)意見肯定了儲(chǔ)能對于電力系統(tǒng)的容 量支撐與調(diào)峰能力、應(yīng)急供電保障能力和延緩輸變電升級(jí)改造需求的能力以及 在用戶側(cè)構(gòu)建智慧能源、虛擬電廠的重要作用提出“明確新型儲(chǔ)能獨(dú)立市場主 體地位”。儲(chǔ)能發(fā)展的瓶頸之一是配套機(jī)制缺失主要是市場機(jī)制不夠完善。目 前儲(chǔ)能處于起跑階段,要靠行業(yè)各設(shè)備制造商做好產(chǎn)品以產(chǎn)品本身為基礎(chǔ),在規(guī) 模效應(yīng)和市場機(jī)制健全的條件下實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展更重要的是解決儲(chǔ)能參

9、與電 力市場現(xiàn)貨交易的問題。起步階段,還是需要多加兩腳油的。行業(yè)的不確定性是 目前制約風(fēng)光儲(chǔ)進(jìn)一步發(fā)展的核心因素。目前儲(chǔ)能發(fā)展的內(nèi)生動(dòng)力還沒有完全具備,多是受政策驅(qū)動(dòng)。他建 ,型儲(chǔ)能系統(tǒng)可以參照抽水蓄能兩部制電價(jià)政策 既體現(xiàn)了電力的商品價(jià)值,也能保證固定投資的回報(bào)。3.2 以新能源高效利用為目標(biāo)的需求側(cè)資源優(yōu)化調(diào)度策略研究將需求側(cè)資源常態(tài)化納入系統(tǒng)調(diào)度是新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的重要內(nèi)容。需要綜 合考量需求側(cè)資源的成本、調(diào)節(jié)特性等，并與儲(chǔ)能、常規(guī)電源等做好協(xié)同優(yōu)化。 目前，需求側(cè)資源尚未常態(tài)化納入調(diào)度計(jì)劃安排中，考慮需求側(cè)資源在系統(tǒng)優(yōu)化 運(yùn)行方面的重要價(jià)值，部分文獻(xiàn)分別從大電網(wǎng)和園區(qū)層面進(jìn)行了研究。大

10、電網(wǎng)中， 相關(guān)研究主要集中在經(jīng)濟(jì)調(diào)度和促進(jìn)新能源利用領(lǐng)域。以系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)和棄風(fēng) 率最小為目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建了考慮火電深度調(diào)峰主動(dòng)性與需求響應(yīng)的含儲(chǔ)能電力系 統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型；以多目標(biāo)安全為約束，兼顧發(fā)電側(cè)與需求側(cè)柔性負(fù)荷的雙側(cè)協(xié) 調(diào)配合，建立了機(jī)組組合優(yōu)化模型。在配電網(wǎng)以及園區(qū)環(huán)境下，需求側(cè)資源優(yōu)化 調(diào)度的目的在于提升能源綜合利用效率。結(jié)束語為應(yīng)對以新能源為主體的電力系統(tǒng)在電力供應(yīng)、安全穩(wěn)定運(yùn)行等方面的新挑 戰(zhàn)，必須將需求側(cè)資源充分調(diào)動(dòng)起來，從技術(shù)、運(yùn)行管理、市場、政策等方面協(xié) 同發(fā)力，推動(dòng)電力系統(tǒng)由“源隨荷動(dòng)”向“源荷互動(dòng)”轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)需求側(cè)資源在 新能源為主體的電力系統(tǒng)中的大規(guī)模應(yīng)用。面向“十四五”時(shí)期乃至中遠(yuǎn)期，如 何在電力系統(tǒng)規(guī)劃以及運(yùn)行管理中充分考慮需求側(cè)資源，將是未來以新能源為主 體的新型電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、低碳電力供應(yīng)的一個(gè)重要考量，對實(shí) 現(xiàn)中國能源革命與能源高質(zhì)量發(fā)展具有重大意義。參考文1王賢立,門三義,張瑩文,王欣,劉琳.光柴儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)建模及運(yùn)行特性分 析J.電工技術(shù),2020(19):10-12+16.2張