新能源電力系統控制與優化

張翔++常宇星+++藥煒

【摘要】：新能源電力的規模化開發以及傳統能源的清潔高效利用已成為當前能源革命的主題.目前，我國新能源電力比例持續增加，但受限于化石能源占主導的電源結構，未來很長一段時間內我國將處于混合能源時代.強隨機波動性、間歇性以及不確定性使得規模化新能源電力的消納問題日益嚴重，我國棄風棄光現象十分突出.深入認知電源側、電網側、負荷側的基本特性，著重解決其控制與優化難題，是實現新能源電力系統安全高效運行的基本前提。

【關鍵詞】：新能源；電力系統；控制；優化

引言

面對化石能源日益枯竭、環境污染、氣候變化等人類共同的難題，大力開發利用風能、太陽能、生物質能等新能源，提升傳統能源利用效率，發展智能電網，已成為世界各國的基本共識和應對策略.在我國，加快能源轉型、實現綠色低碳發展也已上升為國家戰略.

1、新能源電力系統概況及特點

1.1高滲透率的可再生能源

新能源電力系統中的一項重要特征就是高滲透，也是結合我國的基本國情所決定，因為我國在新能源應用方面主要集中在新疆、甘肅等地，這種格局的界定根據地理位置確定。在未來的我國新能源電力系統的主要發展形勢仍然會以普遍的集中形式，包含各地分布形式為主要策略，逐漸地遠離大電網輸送，消除中途輸送的能源浪費，從而有效地保證新能源電力系統充分地利用可再生能源。

1.2側向供應的多能源互補

新能源的電力系統的著重發展方向是能夠有效利用的可再生資源，運用電源、電網、負荷等方面的技術手段實現統一的協調互動，從而保證新能源電力系統的高效運作。對于側向供應的多能源互補，主要體現在以下兩個方面：一個方面是供應，利用風能、太陽能、水能、海洋能、地熱能、生物質能等，這些永不枯竭的綠色能源，配備精確的預測技術，在最大限度上使新能源電力系統得到充分地發揮，將一系列能源之間的運作形成互補，從而減少因為自身穩定性差而出現波動的問題；另一個方面是需求，利用當前電力系統中的先進技術，使所有的用電用戶準確地知道自己的用電情況，根據電力系統所提供的運行狀態來實時掌握價格的變化，并及時地對自身電力使用情況進行用電調節。

2、新能源電力系統優化控制方法

2.1新能源電力系統友好型控制方法

新能源電力系統友好型控制方法相對于傳統的能源形勢來講，能夠提供更高的電力輸出，有效地提升新能源電力系統的穩定性。新能源通過各項科學分析，依據歷史數據以及天文氣象等信息，利用數據分析解讀可控手段和方法，因此，新能源的分析預測已經成為了調控的重要手段。對于新能源電力系統的分析預測主要是針對其功率進行控制。當前功率預測可以分為3個等級：日、小時、分鐘。

2.2新能源電力系統多源互補控制方法

所謂的新能源電力系統多源互補控制方法，主要就是利用水利能源、煤炭能源等一系列傳統的發電形式中的穩定性，來協調太陽能源、風力能源等可再生能源較為不穩定的電力輸出，從而在多個能源相互之間補充的情況下，使電力系統達到相對平衡的狀態。但是，也基于我國的實際國情，當前較為缺乏的就是能夠儲能靈活的能源，因此，在我國煤炭儲量位居世界第三的前提下，就需要努力提升燃煤能源，以此來對當前較為薄弱的多個可再生能源進行互補，從而提升電力系統的利用率。

3、新能源電力系統關鍵技術創新

3.1電源響應技術

應用電源響應技術，主要是在技術能力上有所突破，適時引進國外先進的新能源發電、輸送以及平抑電力波動等一些新技術，以提高新能源的電力發電與應用效率，重要的是需要通過開放電網，以此來實現所有電力系統的公平接入，利用新型的電網友好型發電技術與其他多種可再生能源互補，實現與源網的協同機制，并且不斷地加強和完善清理能源的補償機制，保障清潔能源電力系統的長效發展，同時開放電網的公平接入，建立新能源電力系統發展的新機制，促進新能源電力系統在“十三五”之后全面發展。

3.2電網響應技術

應用電網響應技術，主要是由于新能源電力存在電網振動的缺陷，使新能源電力無法在電網內大力輸送，這是受其系統相關特征影響而產生的電壓耐受力與通電能力低的現象。可通過采用合理的低電壓、高電壓、不對稱穿越的方式，改變系統的奔向你通過，使電力系統電網存在一定的慣性。我國的新能源建設與實際地理位置相結合，構建了全新模式的電網機構，運用國外先進的電力輸送方式，從而實現各地區之間的電力系統能夠進行互通，使太陽能、水能、風能、生物能等一系列的相關可再生能源實現跨區域電力交易機制，并進行系統建設，充分發展新型電網結構與先進的輸電方式，進一步實現電網的先進控制與安全防御功能。

3.3負荷響應技術

應用負荷響應技術，是因為新能源電力系統對外界環境的抗干擾能力不足，在外界產生比較嚴重的干擾時，電力系統的安全性受到嚴重影響，甚至導致系統功能癱瘓，這就需要提高系統承受高峰能力。同時還應利用發電設備的集中布局優勢，充分在距離使用上有所發揮。通俗來講就是將各種動力設備以及生理組織等在單位時間內承擔協同電力額定。在此方面需要建立各項能源的供需協同響應機制，重點是在科學技術與智能調控管理，各種數據分析和大數據處理技術的研發，從而能夠在今后一段時期內逐漸地適應全新的新能源電力系統的雙側供應互補。

3.4云端智能綜合控制技術

由于大型系統的數據來源復雜多樣，控制關系又錯綜復雜，對系統進行既有控制效率又有實施效果的改進，成為目前主要研究的課題。通過云技術的不斷發展應用，云端智能綜合控制技術被應用到新能源的電力系統中，一方面數據通過云存儲技術實現了自由下載與使用，這使信息互通性大大加強；另一方面，系統規劃與協調運行均可通過云計算、云處理技術得以實現，有效提高了系統的協調性；還有云端綜合控制技術還完成了系統的智能化管理與控制，這也大大節省了系統資源。

結束語

綜上所述，在今后一段時期內，新能源電力系統優化控制方法及關鍵技術創新發展是我國需要不斷深入研討的一項重要內容，只有真正實現電力系統多項能源互補，能源之間協調存儲，才能夠最大程度充分利用可再生能源，最終使得可再生能源成為我國電力系統之中的首選。

【參考文獻】：

[1]劉吉臻.大規模新能源電力安全高效利用基礎問題[J].中國電機工程學報，2013，33（16）：1-8.endprint