綜合能源系統中的柔性負荷調控技術分析

韓賢俊 南京國云電力有限公司

引言

國網公司提出在能源領域加快“電能替代、清潔替代”，積極推進能源清潔轉型，推動電網高質量發展。隨著新能源裝機容量的逐年擴大，以及多能互補等能源領域的新技術不斷涌現，傳統電網已經發生了深刻的變革，目前的電力系統已經成為綜合能源系統。制定綜合能源系統的運行方式，需要考慮比傳統電力系統更多的影響因素，以使綜合能源系統實現協調優化運行。其中對柔性負荷進行調控具有重要的作用，可以使綜合能源系統的運行靈活性增強，本文對此進行了分析。

1 綜合能源系統概述

綜合能源系統包括多種業務類型，如并網的新能源、電動汽車、綜合服務等，是對傳統的電力系統的升級。由于新能源的出力具有間隙性和波動性，會對電網的安全穩定運行帶來一定的挑戰，亟需對全網的運行方式進行優化管理。在電網發展的新形勢下，充分發揮綜合能源系統中的可控資源調節能力，有利于提高電網的彈性，促進電網的進一步發展。針對水電、余熱發電、風電、光伏、高鐵牽引負荷等多能源類型同時接入電網的現狀，通過協調優化電網的調控運行方式，降低線損并促進新能源消納，同時可利用儲能技術改善高鐵牽引負荷特性，降低高鐵牽引負荷對電網造成的沖擊，從而提高電力網絡運行的經濟性、靈活性、安全性和穩定性。

1.1 綜合能源系統的特點

綜合能源系統具有一定的特點，可以在綜合能源系統中采用“源—網—荷—儲”協同管理模式。就目前來說，新能源并網后依然會對電力系統帶來較大的影響，需要采取一點的技術手段降低新能源并網的影響。在綜合能源系統中，應該規范新能源并網準則，只有當新能源電站符合相關的技術要求之后，才可以將其接入電網，細化新能源并網的條件，規范新能源并網運行，降低新能源并網對電網造成的影響，這樣才能保證綜合能源系統的運行安全和穩定。同時，在綜合能源系統中，負荷、電力網絡的運行靈活性都得到了明顯的增加，需要對綜合能源系統中的各類靈活性資源進行合理有效的管理。

1.2 綜合能源系統的運行方式

綜合能源系統運行方式的優化管理，旨在解決當光伏、風電、電動汽車充電站、配電自動化、高鐵牽引負荷等多種類型的能源業務同時接入電網后，如何優化電網運行方式的問題。此時電網企業能夠調控的資源增多，電網運行方式的靈活性變強，對電網中的各類資源進行統籌管理，并從電網運行層面對新能源規劃接入提供指導，同時改善高鐵牽引負荷對電網的沖擊，以提高電網運行的安全性和經濟性[2]。通過實施確立綜合能源系統協調優化運營模式、制定新能源管理準則、加大電網建設資金投入、借助先進負荷控制手段、引入儲能技術等方法，達到優化綜合能源系統的運行方式、指導地區電網的新能源接入的目的。

2 柔性負荷調控技術

2.1 電力系統中的柔性負荷

電力系統中所包括的柔性負荷種類較多，如電動汽車充放電負荷、智能家居、微電網、天然氣三聯供、冷熱電氣優化等，需要對電力系統中眾多的柔性負荷進行管理，提高運行的經濟性。負荷預測的精度越高，則不確定性越小，越有利于電網調度計劃的編制和機組組合的安排。一是加強與氣象部門的聯系，及時掌握氣候變化情況，便于及時調整預測負荷值。二是分不同的負荷性質，根據不同負荷的特征進行預測，使負荷預測數據更加細化。三是進行母線負荷預測，為電網調度運行方式的編制提供可靠的母線負荷數據支撐，保證電網的安全運行。

2.2 電力需求響應

需求響應可參與電網峰谷調節，可利用彈性電價引導用戶（尤其是大用戶）在新能源大發時用電，調整負荷特性使之與新能源的出力特性相匹配，實現新能源發電波動的平抑，從而提高新能源發電容量的可信度，以減少棄風和棄光電量。同時，通過對電力負荷的削峰填谷，優化負荷特性，減少電網的調峰壓力，延緩容量升級投資，提高了設備的利用率。

2.3 可控負荷調控技術

對于可控負荷，綜合能源系統的調度人員可以根據綜合能源系統運行的需要，進行合理的調控，如斷開與電網的連接或者錯開電網的負荷高峰等。此外，可以采取電力交易方式促進新能源消納。構建電力市場是未來電力生產與供應的發展方向，國外已有實際運行的經驗，國內也正大幅推進電力市場的構建，各網省電力交易中心紛紛揭牌成立。當電網中的負荷增大時，此時將有利于新能源的消納。通過構建電力市場，利用電力市場中的電力交易手段，引導用戶合理有序用電，并促進對新能源的消納，同時配合售電側改革，成立增量配電網改革試點，鼓勵并引導用戶在新能源消納較為困難時期用電。

3 綜合能源系統中的柔性負荷調控技術

3.1 利用信息技術采集柔性負荷信息

對綜合能源系統中的柔性負荷信息數據進行采集，需要采用大量的信息化設備，離不開通信技術、計算機控制技術的支持，在信息系統建設方面需要加強投資。系統中的實時柔性負荷數據信息，需要依靠計算機技術進行采集，并傳送給主站運行人員進行分析判斷。

3.2 優化綜合能源系統運行

可以利用多能互補技術，優化綜合能源系統運行。地區電網目前有水電、光伏、風電、電動汽車充電樁、余熱電站、垃圾電廠等多種類型的能源業務，具備利用多能互補技術以提高綜合能源系統效率的條件。風電在不同的地區，出力特性有所不同，但大部分地區都是夜間風電大發，白天出力較小，與光伏出力相反，兩者之間存在互補性。此外，電動汽車是未來的發展趨勢，目前在沿海地區和高速路口處已有大量充電樁投入使用，合理引導電動汽車有序充電，以有利電網的運行。充分利用互聯網技術，實現“源-網-荷-儲”協調控制。結合智慧能源的特點和實際情況，以需求側響應為切入點，在區域內引入能源管控一體化技術，實現區域內能源的綜合利用和統一管理。

3.3 計算機技術在綜合能源系統中的應用趨勢

在綜合能源系統中，不光涉及到傳統的強電方面的內容，還需要采用比例較高的信息通信技術和自動化控制技術，保證綜合能源系統具有較高的智能化和信息化水平。將通信技術和控制技術與電力基礎設施充分結合，可以使得傳統的電力系統得以升級，實現能源合理優化利用和能源效率的提升。和傳統的電力系統相比，綜合能源系統在降低系統網損、提高電力企業經濟效益方面都具有較為明顯的優勢。可見，未來計算機技術在綜合能源系統中將具有廣闊的應用空間，綜合能源系統的進一步發展也需要依靠計算機技術提供技術支持。

同時，國家能源局也對消納清潔能源、充分開發利用多能互補等技術提出了相關的要求。在此背景下，在綜合能源系統中采用計算機技術具有必要性。光伏和風電作為非水可再生能源的重要組成部分，提高其發電量消納水平對實現上述消納指標具有關鍵作用。同時，清潔能源的消納電量增加后，具有較高的節能效益，全年可以節約煤炭資源，降低二氧化碳排放，提升了當地的空氣質量，對改善當地的生態環境發揮了積極作用。通過在當地電網采用綜合能源系統協調優化管理策略，提高了當地電網的智能化水平，使得能源結構和能源消費朝著綠色、低碳方向健康發展。

4 結論

在綜合能源系統中，可以調控的負荷總量明顯增加，在綜合能源系統的運行方式上更加靈活，通過對系統中的柔性負荷進行調節，可以使得綜合能源系統更加安全、經濟、穩定地運行，提高綜合能源系統的自動化和智能化水平。