新能源電力系統(tǒng)優(yōu)化控制方法及關(guān)鍵技術(shù)探究

韓文海

摘 要：近年來，隨著世界科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電力系統(tǒng)中可再生資源的建設(shè)逐漸取代了傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)，充分利用風(fēng)能、太陽能，水能、核能資源加快了國內(nèi)新能源與國家電網(wǎng)的過渡，使綠色環(huán)保、低碳生活成為國家新能源戰(zhàn)略的主要任務(wù)。本文主要探討了新能源電力系統(tǒng)的優(yōu)化控制及關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，以期推動電力用戶嘗試新能源電力系統(tǒng)，對新能源電力系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，有利于發(fā)電的穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：新能源;電力系統(tǒng);最優(yōu)控制方法;關(guān)鍵技術(shù);分析

1新能源電力系統(tǒng)概述及特點(diǎn)

1.1高滲透性可再生能源。

新能源應(yīng)用于電力系統(tǒng)供電時(shí)，具有明顯的高滲透性。由于我國新能源大多集中在西北地區(qū)，能源格局由地理位置決定。在未來新能源電力系統(tǒng)的發(fā)展中，更多的應(yīng)用在集中發(fā)展模式上，還包括各個地區(qū)的布局策略。通過慢慢遠(yuǎn)離大電網(wǎng)，減少輸電過程中的能量損失，可再生能源可以更好地應(yīng)用于新能源電力系統(tǒng)。

1.2橫向供應(yīng)的多能源互補(bǔ)性。

為了使可再生能源更好地應(yīng)用于電力系統(tǒng)，必須采取供電、供電網(wǎng)絡(luò)、負(fù)荷等技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)互動，使新能源電力系統(tǒng)更高效地運(yùn)行。橫向供應(yīng)的多能源互補(bǔ)可以概括為：（1）充分利用太陽能、海洋能、風(fēng)能和水能，準(zhǔn)確預(yù)測綠色可再生能源，將可再生能源有效應(yīng)用于電力系統(tǒng)，同時(shí)，可以增加不同的新能源，以避免電力系統(tǒng)穩(wěn)定性差帶來的波動（2） 采用先進(jìn)的電力系統(tǒng)控制技術(shù)，使客戶能夠準(zhǔn)確了解當(dāng)前情況，結(jié)合電力系統(tǒng)運(yùn)行情況掌握電價(jià)變化，還可以根據(jù)用電情況進(jìn)行調(diào)整。

2發(fā)展現(xiàn)狀

（1）目前，我國燃煤發(fā)電系統(tǒng)缺乏靈活性和調(diào)節(jié)能力，電網(wǎng)運(yùn)行方式比較僵化，已成為制約可再生能源上網(wǎng)比例高的瓶頸。在我國目前的電力規(guī)劃中，供電側(cè)的靈活資源配置滯后于可再生能源的發(fā)展速度，在能源資源豐富的地區(qū)，現(xiàn)有燃煤發(fā)電機(jī)組的靈活改造仍有很大的空間，水力發(fā)電、蓄水、核能發(fā)電等性能可調(diào)的柔性電源比例不足（2） “三北”地區(qū)是我國重要的風(fēng)電基地，但由于當(dāng)?shù)匚{能力不足，需要通過電網(wǎng)進(jìn)行大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸電，這也帶來了一些經(jīng)濟(jì)和技術(shù)問題。為了大規(guī)模推廣風(fēng)電技術(shù)，需要解決調(diào)峰問題。還應(yīng)看到，風(fēng)能、太陽能資源集中在“三北”地區(qū)，水資源集中在西南地區(qū)，用電負(fù)荷集中在華北、華東、華中、華東地區(qū)，占全國用電量的80%以上。這就決定了北方和西部的大量清潔能源需要向東、中部轉(zhuǎn)移，這對電網(wǎng)的輸電能力提出了更高的要求（3） 可再生能源在時(shí)間長度上具有明顯的季節(jié)變化和間歇性，具有區(qū)域水汽與風(fēng)能互補(bǔ)、跨流域水能互補(bǔ)、跨區(qū)域風(fēng)能與太陽能互補(bǔ)的特點(diǎn)。因此，通過廣泛互聯(lián)的新一代系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)多能源互補(bǔ)、時(shí)空互助、全網(wǎng)友好接納。

3新能源電力系統(tǒng)最優(yōu)控制方法

3.1多源互補(bǔ)控制方法。

對于新能源電力系統(tǒng)，采用多源互補(bǔ)控制方法可以有效地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。與傳統(tǒng)的能量形式相比，功率輸出可以達(dá)到更高的水平?？茖W(xué)分析的結(jié)合表明，新能源分析預(yù)測通常起到功率控制的作用，今天的預(yù)測功率可分為分、時(shí)、日三個等級。從目前的發(fā)展來看，多源互補(bǔ)控制方法已經(jīng)成為新能源系統(tǒng)中必要的調(diào)節(jié)手段。

3.2加強(qiáng)微電網(wǎng)控制。

微電網(wǎng)的功能是集成多種分布式發(fā)電方式，為本地負(fù)荷供電，具有環(huán)保、高效、靈活的特點(diǎn)。微電網(wǎng)中存在著不同的分布式電源，對擴(kuò)大供電系統(tǒng)容量、開發(fā)可再生資源具有重要作用。例如，電動汽車是由分布式能源控制的微電網(wǎng)，其儲能在發(fā)電高峰期可以得到充分利用，在發(fā)電高峰期，電能可以轉(zhuǎn)化為提供車輛正常使用所需的機(jī)械能，也可以在高峰期為電力系統(tǒng)供電。

4新能源電力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

4.1電源響應(yīng)技術(shù)。

引進(jìn)和吸收國外在發(fā)電、輸電、消波等方面的新技術(shù)，提高新能源發(fā)電效率，使更多電力系統(tǒng)接入電網(wǎng)運(yùn)行平臺，采用友好發(fā)電技術(shù)與其他綠色能源互補(bǔ)，建立基于電網(wǎng)的協(xié)同發(fā)展機(jī)制，完善和優(yōu)化綠色能源補(bǔ)償制度，使綠色能源電力系統(tǒng)健康發(fā)展。

4.2網(wǎng)格響應(yīng)技術(shù)。

鑒于新能源電力系統(tǒng)會使電網(wǎng)出現(xiàn)一定程度的波動，導(dǎo)致新能源電力不能在電網(wǎng)中有效傳輸，這是由于新能源電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，會造成電力系統(tǒng)的續(xù)航力和通電能力不足?？茖W(xué)合理地應(yīng)用高壓、不對稱穿越技術(shù)，使供電網(wǎng)絡(luò)形成慣性?？紤]到我國新能源發(fā)電的現(xiàn)狀和地理位置的差異，建立了新的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使不同地區(qū)的電力系統(tǒng)相互補(bǔ)充，可再生能源可以在不同地區(qū)進(jìn)行交易，因此，有必要采用一種新的傳輸方式，并結(jié)合電網(wǎng)響應(yīng)技術(shù)對其進(jìn)行控制。

4.3負(fù)載響應(yīng)技術(shù)。

新能源電力系統(tǒng)抗干擾能力不強(qiáng)。如果外部環(huán)境存在較大的電磁干擾，將影響電力系統(tǒng)的可靠性和安全性，嚴(yán)重時(shí)將使電力系統(tǒng)完全癱瘓，需要電力系統(tǒng)承受更高峰值的能力。充分發(fā)揮電力設(shè)備集中布置的優(yōu)勢，保證供電距離。也就是說，用電設(shè)備能在單位時(shí)間內(nèi)共同承受用電負(fù)荷。有必要建立新的能源協(xié)同響應(yīng)管理系統(tǒng)，采用技術(shù)手段配置用電負(fù)荷，電力系統(tǒng)運(yùn)行中大數(shù)據(jù)的分析和應(yīng)用可以補(bǔ)充未來電力系統(tǒng)的電力供需側(cè)。

5結(jié)論

隨著經(jīng)濟(jì)時(shí)代的不斷進(jìn)步和發(fā)展，新能源電力系統(tǒng)的應(yīng)用已成為必然趨勢。因此，在未來的發(fā)展過程中，我國需要對新能源電力系統(tǒng)的最優(yōu)控制進(jìn)行深入研究，將其控制方法和技術(shù)作為重點(diǎn)研究內(nèi)容，使能量得到科學(xué)合理的儲存，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)能源的互補(bǔ)性。只有這樣，才能最大限度地利用可再生資源，從而極大地促進(jìn)我國新能源電力系統(tǒng)的發(fā)展，為我國新能源電力產(chǎn)業(yè)做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]曾鳴，楊雍琦，李源非，曾博，程俊，白學(xué)祥.能源互聯(lián)網(wǎng)背景下新能源電力系統(tǒng)運(yùn)營模式及關(guān)鍵技術(shù)初探[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2016，36（03）：681-691.

[2]曾鳴，白學(xué)祥，李源非，劉偉，程俊，楊雍琦.基于大系統(tǒng)理論的新能源電力系統(tǒng)優(yōu)化控制方法及關(guān)鍵技術(shù)初探[J].電網(wǎng)技術(shù)，2016，40（12）：3639-3648.