規(guī)?；履茉吹牡貐^(qū)電網無功分層優(yōu)化策略分析

國網吳忠供電公司 張克甲 段 煒 樊婷婷 馬 瓊 馬少霞

規(guī)?；履茉吹貐^(qū)電網無功分層優(yōu)化的目標，是能源安全和經濟轉型的內在需要和必然選擇，這關系到我國電網經濟的可持續(xù)發(fā)展，也可以在推動國際社會綠色低碳發(fā)展方面發(fā)揮重要作用，體現出我國建設人類命運共同體的大國使命和責任。基于此，本文對規(guī)模化新能源的地區(qū)電網無功分層優(yōu)化策略進行探究，具有重要意義。

1 地區(qū)電網無功分層控制現狀

電力作為我國三大能源之一，是國家經濟命脈的支撐，在促進國民經濟持續(xù)發(fā)展的過程中起著不可忽視的作用。電力電壓的穩(wěn)定是保證國家生產、延長各種生產設備壽命的關鍵因素，因此有效提高地區(qū)電網無功分層優(yōu)化情況是電網經營的長遠目標[1]。

目前，我國地區(qū)電網發(fā)展速度較快，大面積得以覆蓋，西電東送、南北互供等全國聯網工程正在實施，傳統的電壓控制對象大多局限于發(fā)電機勵磁控制器、變電站單一的主變壓器分接頭調整和并聯電容器或電抗器的投退。同時還缺乏對多種電壓調劑設備之間進行系統的分層優(yōu)化控制，無法實現對電壓水平和電壓質量以及電壓穩(wěn)定和安全性的有效綜合控制，故很難達到全國物聯網工程的要求。

除此之外，地區(qū)電網無功集中控制已經被時代淘汰。從全局出發(fā)，進行協調控制、分層優(yōu)化已經成為規(guī)?；履茉吹牡貐^(qū)電網發(fā)展的主流方向[2]。而且從降低網損的角度上講，實行無功分層優(yōu)化可以有效降低網損，這給我國并不十分充足的電力帶來的經濟效益是十分可觀的?？傊?，傳統的電網優(yōu)化控制方法已經不能滿足新能源背景下居民的需求，故需要采取一種新的控制原理和方法進行問題的解決。

2 國家政策的支持助力規(guī)模化新能源的地區(qū)電網無功分層優(yōu)化

規(guī)?；履茉吹牡貐^(qū)電網無功分層優(yōu)化需要國家政策的支持助力。在國家政策的強大推動下，中國成為世界最大的新能源網絡和消費市場。然而，規(guī)?；履茉锤鞯貐^(qū)不得不面對一個問題，如何在沒有政府幫助的情況下，創(chuàng)建一個可以能夠與傳統網絡相媲美的新的高質量能源網絡，以此來提高新能源網絡的市場滿意度，增加其開發(fā)規(guī)模，這顯然是難以做到的。

規(guī)?；履茉吹貐^(qū)電網無功分層優(yōu)化是離不開國家政策的支持的。在新形勢下，國家能源動力轉向國際市場方向，近年來，電網無功分層優(yōu)化在全世界得到了各個國家的廣泛追求。在過去，政府補貼能夠使得新能源網絡得以快速發(fā)展，但是也形成了各個能源聚集地區(qū)對于政策補貼的高度依賴?，F在，這種局限性正在減弱，這得益于國家的政策傾斜在與傳統電網相同的起跑線上的能源新電網。它只是由市場和電網分層優(yōu)化的質量驅動，以此來贏得消費者的青睞。其中，電網無功分層優(yōu)化技術是新能源大規(guī)模發(fā)展的保證，需要國家給予相應補貼。

與新能源產業(yè)的主要部分一樣，電網無功分層優(yōu)化的發(fā)展也存在一定問題。盡管目前電網無功分層優(yōu)化價格有所下降，但仍難以達到消費者滿意的水平，這就需要國家的介入，給予補貼，來實現電網分層優(yōu)化。隨著電網無功分層優(yōu)化材料的優(yōu)化和技術的提高，長壽命、高安全性、高功率的電網是未來電網企業(yè)研發(fā)的主要方向。

其次，技術標準化是規(guī)模化新能源地區(qū)電網優(yōu)化的基礎，在國家給予補貼的前提下，各企業(yè)之間的競爭回歸到電網無功分層優(yōu)化技術水平的競爭，但相關技術尚未能夠標準化，在新的形勢下已經嚴重滯后了新能源網絡的發(fā)展，這就需要國家提供專項資金，在補貼政策之外，利用這些專項資金扶持電網無功分層優(yōu)化技術標準化的發(fā)展。在未來，隨著新技術、新標準的出現，成熟技術的電網無功分層優(yōu)化技術標準化是推動當前電網大規(guī)模發(fā)展的基礎。根據國家規(guī)劃，未來五年之內，新的電網能源模式體系將趨于完善，基本滿足大規(guī)模工業(yè)化、商業(yè)化運營和政府管理的需要，也能夠進一步提升規(guī)?；履茉淳W絡領域的參與水平[3]。

比如說，國家政策的支持是大規(guī)模新能源開發(fā)的關鍵。從技術層面講，今天新能源網絡在電網無功分層優(yōu)化方面的優(yōu)勢主要得益于國家政策的支持，國家政策的支持使得新能源開發(fā)有資金保障和成本優(yōu)勢。充電技術關系到規(guī)?；茉吹貐^(qū)電網的分層優(yōu)化能力和充電基礎設施的建設效率，該領域的技術改進是國家政策傾斜的重點。

當前中國可充電電網無功分層優(yōu)化和智能充電電網無功分層優(yōu)化設施和趨勢仍是國家引導在前，國家助力發(fā)展的電網無功分層優(yōu)化類新興戰(zhàn)略產業(yè)正在努力成為行業(yè)領先者。新能源電網具有天然優(yōu)勢，在能源充電設施新技術方面具有豐富的技術經驗，掌握著新能源電網的技術解決方案，能夠確保電網無功分層的安全性。

電網無功分層優(yōu)化能夠保護新能源電網關鍵部件的設計和能量守恒，國家政策能夠引進專業(yè)類人才能夠產生解決方案、調試動力傳動系統制定網絡系統計劃，電網無功分層優(yōu)化管理系統的技術解決方案和新能源電網市場前景，這些問題都是未來新能源地區(qū)電網發(fā)展的核心，需要我們充分重視。同時，國家補貼也可以用于邀請高級制造商、半導體行業(yè)專家、互聯網和電子元件以及分析機構的嘉賓，到各規(guī)?；履茉吹貐^(qū)進行座談或技術指導，提升電網無功分層優(yōu)化技術質量。

3 綠色發(fā)展助力規(guī)模化新能源的地區(qū)電網無功分層優(yōu)化

規(guī)?；履茉吹牡貐^(qū)電網無功分層優(yōu)化需要綠色發(fā)展方式的支持助力。新能源的廣泛使用將改變傳統電力系統的未來前景。此外，根據資源特點、地理分布和建設條件等靈活布局，各規(guī)模化能源地區(qū)可以推出新能源和能源儲能、新能源和氫氣、水電和光伏和儲能等多協調能源新模式，充分落實綠色發(fā)展。

在需求方面，電力在能源消耗中的參與度顯著增加，最終新能源消耗的進程加快。電能的替代將繼續(xù)增加電力在建筑、運輸和工業(yè)終端領域的參與。供需側的結構變化將給電網的安全、穩(wěn)定和生態(tài)效率帶來重大挑戰(zhàn)，這就需要規(guī)?；履茉吹貐^(qū)的電網無功分層優(yōu)化中充分考慮到綠色發(fā)展。因此，各能源規(guī)模區(qū)域迫切需要啟動綠色新能源體系建設，在全社會新能源資源優(yōu)化配置中發(fā)揮積極作用，促進綠色能源的生產和消費，實施能源發(fā)展戰(zhàn)略。

規(guī)?；履茉措娋W分層優(yōu)化強調數字技術的進步和改變用戶系統的要求，以構建多種電力交互的新興系統，推動互動式新能源存儲網絡與關鍵技術的融合，使電力網絡展現出綠色高效、靈活開放和數字化賦權三大特點。高比例的新能源特性將給可靠的能源供應帶來新的挑戰(zhàn)，比如說波動性和間歇性，這些都將給持續(xù)可靠的能源供應帶來新的挑戰(zhàn)。因此，各規(guī)?；茉磪^(qū)必須充分依靠綠色發(fā)展來實現電網無功分層優(yōu)化。常規(guī)能源監(jiān)管現在已經難以應對新能源的日常波動，新能源消耗將面臨巨大挑戰(zhàn)。

此外，風力發(fā)電和光伏發(fā)電存在很大的不確定性，風能的使用小時數與光伏能源的使用小時數存在較大差異，這對新能源電網無功分層優(yōu)化的系統規(guī)劃提出了更高的要求，我們要在綠色發(fā)展的前提下保障新能源的高效使用。新能源作為一種清潔終端電源，電力將成為新能源消耗的主要品種，電網無功分層結構將更加多樣化，而用戶方面的多樣性行為將導致分層優(yōu)化預測和協調電費的難度更大，這就需要我們加大綠色投入，使得電源、網絡和負載之間的相互作用減緩電力系統中的波動。

比如說，未來這些能夠助力綠色發(fā)展的新能源將占據主導地位，在中國可再生能源裝置中將超過50%，在可再生能源消費社會增長中約占三分之二的增長，這就更需要電網的無功分層優(yōu)化也能夠秉持綠色發(fā)展的理念。在未來一場新的技術革命中，具有低碳或零電碳排放的深層電氣系統正在引入電網無功分層優(yōu)化之中。隨著新能源裝置規(guī)模的迅速增加，電網分層的功率特性將變得更加復雜，不確定性也越來越明顯。

超高壓柔性能源傳輸技術將支持大規(guī)模集中開發(fā)新能源，支持電網無功分層區(qū)間的高效優(yōu)化配置。數字調節(jié)技術可以使電網更加靈活可控，可以實現靈活、安全、高效地接入新電網，以及新能源的消化也可以通過這種方式高效地分布在現場。通過終端設備的新一代數字技術，可以提高收集數據、分析和實施電網無功分層的能力，因為電網是具有感知能力的，這種可以智能和快速執(zhí)行的能力，可以將傳統數字技術與新能源電網分層技術深度融合，能夠促進電氣系統的智能化，為能源電氣網絡的負載和存儲的集成協調發(fā)展提供關鍵保障，以上這些都是保障綠色發(fā)展的前提所帶來的好處。

綠色發(fā)展能夠使新的電氣系統作為優(yōu)化能源分配的新平臺，在電網無功分層中發(fā)揮更重要的作用，從而提高新能源的消化效率和經濟性。與此同時，新一代數字技術可以使電網無功分層的實質性、可測量和可控制成為現實，從而達到優(yōu)化效果。

4 大規(guī)模儲能助力規(guī)?；履茉吹牡貐^(qū)電網無功分層優(yōu)化

規(guī)?；履茉吹牡貐^(qū)電網無功分層優(yōu)化需要大規(guī)模儲能技術的支持助力。大量電子電力變壓器型儲能裝置的增加，將進一步增加電網無功分層技術系統的復雜性，這就需要大規(guī)模儲能技術的支持。電網安全穩(wěn)定運行的最大困難，目前便集中在具有規(guī)?；履茉吹牡貐^(qū)無法形成大規(guī)模儲能。新能源具有廣泛的接入優(yōu)勢，使得電力系統中電壓穩(wěn)定控制問題突出，大規(guī)模使用新能源增加了電力系統的不確定性，并對電網安全構成威脅。

此外，新能源還存在電網無功分層優(yōu)化發(fā)電能力小、機組數量多等問題。這些問題的解決都需要大規(guī)模儲能的發(fā)展。未來，全國新能源發(fā)電機和大規(guī)模節(jié)能新數據的先進技術、儲能核心都將可以為電網無功分層優(yōu)化技術助力，確保國家能源安全。社會多方要堅持推進大規(guī)模儲能科技的進步和創(chuàng)新，建成電力新體系，引領關鍵技術的大進步。

比如說，大規(guī)模高效新能源儲能技術是構建新能源體系的關鍵，各企業(yè)有必要集中建設新的發(fā)電站和實現精確建模技術的集聚，以及監(jiān)測和預測電網無功分層優(yōu)化的新技術。在新能源消耗方面，需要打破傳統電網的協調充電和儲能技術，以大概率電量平衡，實現電網分層的全景運行模擬，以提高電網中大規(guī)模能源的負荷能力。

與電網相連的電子電源設備的穩(wěn)定運行控制技術也是必不可少的，精確技術控制系統的創(chuàng)新可以幫助研究和發(fā)現高比例的電力電子設備，并聯接系統目前仍然存在的穩(wěn)定性問題，經過復雜的數字電網控制技術，可以實現新的電氣系統，保障穩(wěn)定性。

因此，大規(guī)模儲能是未來新能源系統電網無功分層優(yōu)化的重要應用技術。大規(guī)模儲能技術在電網中的應用有利于節(jié)能減排，可以實現用戶能源需求的調節(jié)，也可以進一步推廣抽水蓄能電站、壓縮空氣蓄能、超導磁儲能系統等技術應用的發(fā)展，實現研究應用系統的集成與調節(jié)技術，這將進一步滿足新能源系統安全穩(wěn)定運行的需要。

5 結語

在未來的能源消費中，可再生能源所占份額將以新能源消費和電力消費的增加為主。這意味著在未來，新能源將成為電力系統的主要能源，而傳統的化石能源（如煤炭能源）將被歸入輔助能源。未來各規(guī)模化新能源公司要加快新能源體系建設，以科技創(chuàng)新支撐新能源體系建設，幫助實現電網無功分層優(yōu)化。