含新能源電力系統狀態估計探究現狀和未來

陳偉 陳博 袁心怡 王若華

摘要：隨著我國的持續發展，對于能源的重視程度越來越高。在當前新時代的社會背景下，我國各個行業都進入到了高速發展期，這同時也說明對于能源的需求也越來越高。電力作為人民生產生活中離不開的能源，目前國家對于電力系統進行完善調整，通過接入更多的新能源來提升電力系統的穩定性與安全性。本文通過對于當前含新能源電力系統狀態進行探析，并分析未來發展路徑，為我國新能源電力系統的發展提供一定的理論基礎。

關鍵詞：新能源;電力系統狀況;未來

隨著改革開放的持續，我國的市場經濟高速增長，有效地推動了我國綜合國力的提升，但這增大了對于能源的依賴程度。當前我國愈發加大對于電力系統的投資，為了確保可持續性的發展，加大對于新能源電力的重視程度。目前來說，新能源電力還沒有辦法完全滿足社會生產的需要，還需要傳統電力與新能源電力齊頭并進，同時供應來維護電力系統的正常運轉[1]。在將兩種電力進行并網操作中，對于現有的電力系統提出了更高的要求，為了提升電力系統的運行能力，就必須對整體系統開展狀態估計工作，分析電力系統的實時狀態。本文從新能源電力并網建模、含新能源電力系統估計體系、算法和不良數據的處理作為切入口，進行合理的闡述，以此來推動我國含新能源電力系統狀態估計的探究，為我國構建智能型電網提供理論支持。

一、含新能源電力系統狀態評估

隨著對于電力系統的研究不斷深入，對于其系統這狀態估計的探索上已經與取得顯著的成果，但由于實踐經驗不足，也就導致這目前對于電力系統狀態估計還存在著一些問題。目前對于系統狀態評估的不足之處主要有以下三點。一，采取的數據算法存在著一定的局限性，必須保證測量的結果滿足正態分布才可以確保測量數據的精準性，但在實際測量中，對于電網的測量數據只有很小的幾率才會呈現出正態分布，因此這種估計方案在實際操作中的作用不高，對于結果的準確性也不能保證。二，在采取量測變換技術開展狀態估計中，也存在著一定程度的限制，這種方案對于量測配置有著較高的要求，在估計過程中必須要滿足其需求才能夠合理地運用，因此對于電力系統狀態估計的結果缺乏一定的合理性。三，需要加大對于電力系統中三相不平衡產生的相間角度的重視，只有將這個問題合理地解決，才會確保狀態估計的工作的順利開展，提升估計結果的準確性。

二、含新能源電力系統狀態估計技術探索

在對于含新能源電力系統狀態估計工作中，普遍會采取建模仿真技術、多目標優化和新型數據檢測等技術，這些先進的技術對于提升電力系統狀態估計工作有著切實可行的作用。

（一）建模仿真技術

在新能源并入電力系統后，對于模型的搭建方面有著新的需求，因此相關工作人員要加大對其的研究力度。首先要針對于電力網絡拓撲結構進行更加深入的探究，對原有的建模進行優化與完善，力求建模與拓撲結構可以高度符合。其次，加大對于并網模型的研究力度，新能源在同傳統能源進行合并之后，電力系統也從原本的單向式供電轉變為多向式供電，因此在進行建模仿真環節時要針對性地構建更為匹配的模型。

（二）多目的優化算法

含新能源發動機狀態評價工作的實施就是需要針對大量的數據來進行測試，通過科學合理的進行測試，從而獲得較為準確的測試結果，所以我們在狀態估計方面的實施就是需要針對這些問題來進行創新，選擇一種比較合適的方式。特別是在新能源電力技術被納入電網體系之后，使得原來的電力系統網絡從規模到結構都已經出現了很高程度的擴展，同時又增加了電網系統的復雜度，所以過去采取的這種算法已經無法完全滿足這種情況。所以我們在現階段就要依托自己原來的建模資料，運用多目標優化算法，全方位地考慮運行約束、結構約束已經代價等方面的影響，以此來提升算法的有效性。

（三）新型數據檢測法

新能源電力在并入到傳統電力系統之后，整個電力系統的規模都有著較大的擴充，使得所生成的信息數據急劇增加，因此就不能保障所有信息數據的有效性，會摻雜著許多不良數據，這些不良數據中有一部分是與傳統的電力系統相匹配的，一部分則生成與并網之后。對于電力系統狀態估計工作中需要對于全部的數據信息進行嚴格合理的評判，才可以確保后期工作的順利進行。所以要對于數據的檢測方法進行優化改進，利用更加先進合理的有效方法進行數據信息的檢測。目前對于數據檢測中應用的方案雖然可以得到較為合理的結果，但這些方案在實時性分析上都沒有亮眼的表現，這也是后期需要攻克的重要難題。

三、含新能源電力系統狀態估計未來發展的路徑

隨著我國對于新能源電力研究的重視程度越來越高，分布式電源會越來越多地被接入到配電網之中。在這種大環境中，會導致今后的電力系統更加復雜，運行期間所生成的數據也越來越多，傳輸也更加的迅速。這也使得后期對于含新能源電力系統狀態估計的發展會朝著高精準度、高時效性去發展，以此提升整體電網系統的穩定性與安全性，為國家的發展，社會的生產提供能源基礎保障。

（一）狀態估計相關的新能源并網建模

隨著我國近幾年對于新能源電力與傳統電力的并網問題加大研究，已經取得一定成果。在網絡拓撲結構的處理方面，可以有效的進行實時反應，將新能源并網、脫網交替運行與各個配件的實時變化進行分析處理。通過圖論的電網規劃方法、分布式拓撲結構處理方法，可以有效的處理規模愈發擴大的電力系統。通過智能優化算法的拓撲結構分析解決方案，在優化系統運轉拓撲的同時，確保系統運轉的經濟效益。

在對于新能源電力與傳統電力進行并網操作后，其電網規模愈發擴大，這也要求這對于系統視覺觀察方面有著提升[2]。新能源電力會隨著時間推移進行并網操作，這也導致系統的量測設備出現改變。鑒于此原因，在新能源電力合并到傳統電力網絡后就要求對于系統的觀察性提出了新要求，必須具備最小量的配置方案，以此來保障對于電力系統狀態估計工作開展得合理順利。同時，因為電力系統中對于PMU的使用愈發普及，也要探究如何合理的將PMU的價值進行最大程度的利用。對于目前電力系統狀態估計的研究中，如何基于信息融合技術、模糊力能等把傳統的SCADA系統量測與PMU量測進行科學合理的有機結合來提升系統觀測性也成為了急需攻克的難題。

最后對于新能源電力并網的方式和并網后的建模需要進行全方位的考量，針對于分布式電源的接口方式、新能源類型以及新能源電力并網后對于當前電網系統的影響進行分析，以此為基礎理念選取最為合理的并網方式。

（二）含新能源電力系統狀態估計算法。

對于電力系統狀態估計利用數學知識可以把其當作一個含等式或不等式約束的優化問題。在新能源電力大規模的并入當前電力網絡之中，也使得電網得到了極大的擴張，因此也會有更多數據信息的產生，而之前所采用的經典優化算法已經不能再去對于日益龐大的數據進行分析處理，加大對于智能優化算法的探索也成為電力系統估計發展的重要問題。通過對于算法的優化創新來應對當前電網系統數據分析需求。比如在局部優化算法中禁止搜索，模擬退貨算法或者將局部優化和整體優化相互結合，利用混合算法對狀態估計進行優化。

除了對于新能源電力系統狀態估計進行建模方面的優化與完善，同時還要針對于估計結果的變量與系統運轉的行為約束、結構約束、并網之后的新能源發電機的運轉及維保經濟成本等多方面進行分析，利用多目標優化算法對整體問題進行分析處理。

在狀態估計優化中，對于數字信號處理也要加大重視力度，科學合理的運用到估計流程之中。在這里可以借鑒學習納貝葉斯網絡對于處理新能源電力隨機i性、時空關聯性等方面的特點適當的對于數字信號進行相應的處理，例如對于卡爾曼濾波、粒子濾波、自適應濾波等的研究力度進一步加大，探究其與新能源電力的關聯特性，以此為理論基礎構件一套完善合理的狀態估計體系。吸收置信傳播算法的微電網狀態估計、貝葉斯網絡的動態狀態估計的優勢，同時將利用隨機序列分析方案分析風電的地域關聯系惡化太陽能氣候相關性，以此為核心搭建合理的電力系統估計方案[3]。這都需要相關人員對其進行更為深入的探究。

伴隨著我國電網規模的擴張，傳統的狀態估計算法無論是在計算效率還是數據精準度上都已經不能迎合系統的監管與通信需求，新的計及大規模新能源電力并網的分布式狀態估計算法也成為了發展的必然趨勢。此外，電網的控制中心，不能只是對于電力系統的整體運行狀態進行監管，更要注重局部系統的數據信息。基于這個原因，加大對于多區域電力系統狀態估計方法的研究可以有效的滿足這個需求，這也是電網系統智能化的而會心要求。在狀態估計方面，有相關資料指出未來的電力系統狀態估計會隨著智能電網的發展中向著多極化發展，尤其是多層多級狀態估計與分布式多級狀態估計，這也是新能源電力并網后對于電力系統狀態估計發展的必然趨勢，也是當前研究的重要方向。

（三）含新能源不良數據檢測與辨別

新能源電力并入傳統電力網絡后，會導致整體系統所產生的數據信息資料急劇增加，但這些數據中會充斥著大量的不良數據，而且這些不良數據還具有著一定的相關性，所以要加強對于不良數據的檢測與辨別，進而提升數據分析能力。傳統的不良數據檢測與辨別方法對于不良數據大量分析及具備關聯性的不良數據辨別有著明顯的缺陷，如果對于檢測辨別方法不進行優化與完善，會導致系統規模無限制的擴大，計算工作量急速提升。所以探究更為科學合理的分布式抗差狀態估計算法、多不良數據分布式檢測及辨別方法、充分分析不良數據相關性的分布式不良數據檢測與辨別方案以此來提高系統對于不良數據的抵制能力，從而提升電力系統的穩定性與安全性。

目前普遍采取的不良數據檢測與識別方案主要是針對于系統靜態情況而來的，不能有效的對系統進行實時在線排除不良數據。所以相關人員可以加大對于動態估計方法中新型信息預先對電力系統的不良數據進行檢測與辨別，在檢測到之后結合濾波后的后驗信息檢測與辨別系統的不良數據[4]。其次電力系統動態系統雖然可以提升對于不良數據的檢測與辨別，但對于誤差幅度較小的不良數據還是比較吃力的。因此可以針對靈敏度分析法進行探究，去分析系統的信息及后驗信息，從而實現對于誤差幅度較小的不良數據的檢測與辨別。

新型的不良數據檢測與辨別方法相比較于過去的方法，其蘊含的新理念會顯示出潛在問題已經更具預見性和較高的檢測能力，因此先進的新理念新方案的應用對于含新能源電力系統中不良數據的檢測與辨別具有較高的研究價值，可以有效的確保系統的穩定性與安全性。

總結：目前我國對于新能源電力的應用越來越普及，也將其成功地并入到傳統電力系統之中。由于目前科技水平與經濟條件的限制，當前對于新能源電力的應用還是存在著一定的局限性，無法擴大發電規模，在整個電網系統中也只能作為輔助電力進行供給。但隨著新能源概念的愈發普及，新能源汽車、新能源儲電設備的出現都在促使新能源電力的發展。作為一種無污染的可再生能源，這對于人類的發展與社會的進步都有著積極的影響，這也表示著新能源電力未來的發展具備著很大的空間。新能源電力系統狀態估計的發展與創新會有效地促進新能源電力的發展，相關人員需要加大對于這一方面的探究，針對于狀態評估體系、算法、不良數據處理等方面進行完善優化，從而推動我國電力系統健康發展。

參考文獻：

[1]陳國平，董昱，梁志峰。能源轉型中的中國特色新能源高質量發展分析與思考[J].中國電機工程學報，2020，40（17）： 5493 -5506。

[2]張顯，史連軍。中國電力市場未來研究方向及關鍵技術[J].電力系統自動化，2020，44（16）：1-11。

[3]李建林，田立亭，來小康。能源互聯網背景下的電力儲能技術展望[J].電力系統自動化，2015，39（23）：15-25。

[4]晁暉。中國新能源發展戰略研究[D].武漢大學，2015。

作者簡介：

陳偉，男，湖南長沙，漢，1975.4.12，大學本科，營銷工程，國網上海市區供電公司，客戶經理，工程師