新能源電力系統(tǒng)優(yōu)化控制技術(shù)與方法研究

于寶勝 李瀟瀟 田巍

（1.遼寧太陽能研究應(yīng)用有限公司 遼寧沈陽 110000；2.遼寧能源投資（集團(tuán)）有限責(zé)任公司新能源發(fā)展部 遼寧沈陽 110000）

就傳統(tǒng)電力系統(tǒng)而言，能源供給大部分是來自于煤炭以及石油等能源，這些能源雖然可以在一定程度上滿足系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，然而卻是一次性能源，長期使用會給電力發(fā)展帶來較大壓力，并且還會加劇我國能源緊張度。目前，國家科技水平日益提升，電力行業(yè)主力軍發(fā)生了較大變化，新能源電力系統(tǒng)發(fā)揮的重要價值凸顯出來，從而使可再生能源對一次能源進(jìn)行了替代，并被廣泛運用到日常生產(chǎn)生活中。從某種程度上講，新能源系統(tǒng)的優(yōu)勢之處在于能夠提升能量轉(zhuǎn)換速度，進(jìn)而促進(jìn)能量利用率的不斷提升。然而，新能源系統(tǒng)缺點則在于穩(wěn)定性不夠，要求相關(guān)工作人員積極探索，早日打破困境。

1 新能源電力系統(tǒng)概念

從能量來源上進(jìn)行分析，一次能源在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中的應(yīng)用是最廣的，主要包括煤炭、石油以及天然氣等。然而，隨著近幾年科技迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)能源系統(tǒng)已經(jīng)逐漸被取代，新能源電力系統(tǒng)得到了廣泛推廣。就傳統(tǒng)電力系統(tǒng)優(yōu)勢而言，主要是模式穩(wěn)定、存儲條件好、能夠雙側(cè)調(diào)控電力系統(tǒng)；對于可再生資源類型的電力系統(tǒng)來說，存儲非常難，確定性以及可調(diào)控性都相對較低［1］。所以說，為了更好地改善可再生能源在調(diào)控上的困境，新能源電力系統(tǒng)應(yīng)用被提升日程。

2 新能源電力系統(tǒng)特點

首先，新能源電力系統(tǒng)具有相對較高的普及率，且資源是能夠再生的。從新能源應(yīng)用區(qū)域上進(jìn)行分析，常見的包括新疆以及甘肅等，由于這些省份是相鄰的，故能夠消除長距離傳輸帶來的不足，具有節(jié)省成本以及增強(qiáng)可再生資源利用率的優(yōu)勢。

其次，能夠?qū)崿F(xiàn)多能源在橫向供給方面的相輔相成。具體來說，供應(yīng)主要是指借助太陽能以及風(fēng)能等能源在科學(xué)技術(shù)輔助下進(jìn)行發(fā)電，增強(qiáng)電力資源的安全性以及穩(wěn)定性，而且這些能源是環(huán)保的，可以為我國環(huán)保事業(yè)作貢獻(xiàn)［2］。需求一般情況下是指可以滿足用戶個性化需求，借助電力系統(tǒng)先進(jìn)技術(shù)，用戶能夠準(zhǔn)確詳細(xì)地了解系統(tǒng)運行情況以及自己的實際用電量，有助于用戶及時調(diào)整用電方式，更好地節(jié)省用電成本。

3 新能源電力系統(tǒng)優(yōu)化控制技術(shù)

新能源電力系統(tǒng)控制技術(shù)可以借助結(jié)構(gòu)運行，增強(qiáng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實現(xiàn)新能源電力系統(tǒng)的順利安全運行?，F(xiàn)階段，創(chuàng)新新能源電力系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)以及完善相關(guān)配套機(jī)制是非常必要的，有助于增強(qiáng)系統(tǒng)可調(diào)控性以及安全性，還能夠強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用的信息化管理，提升控制技術(shù)的自動化水平。

3.1 電網(wǎng)響應(yīng)技術(shù)

新能源電力的一個明顯缺點就是電網(wǎng)容易振動，從而導(dǎo)致電網(wǎng)大量輸送電力非常困難?；诖?，電網(wǎng)響應(yīng)技術(shù)被研發(fā)出來，并在短時間得到了廣泛應(yīng)用。目前，高低電壓方式與不對稱穿越方式的應(yīng)用在一定程度上改變系統(tǒng)奔向情況，進(jìn)而出現(xiàn)了電網(wǎng)慣性。為了構(gòu)建新型電網(wǎng)機(jī)構(gòu)模式，要求工作人員依據(jù)新能源建設(shè)實際，綜合考慮地理位置等因素，借助先進(jìn)輸送方式，確保各地區(qū)電力系統(tǒng)可以相通，促使跨區(qū)域電力交易成為可能［3］。此外，相關(guān)系統(tǒng)也應(yīng)該得到不斷完善，從而更好地發(fā)展先進(jìn)輸電方式與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)電網(wǎng)安全防御水平，充分發(fā)揮其控制功能。

3.2 電源響應(yīng)技術(shù)

電源響應(yīng)技術(shù)主要是指大力引進(jìn)國外先進(jìn)發(fā)電技術(shù)及電力輸送技術(shù)，實現(xiàn)新能源應(yīng)用率的提升，從根本上增強(qiáng)發(fā)電效率。在積極推進(jìn)電網(wǎng)開放以及公平接入系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，新能源系統(tǒng)還應(yīng)該完善清理能源補(bǔ)償管理機(jī)制，保障清潔能源可以在電力系統(tǒng)中得到長期利用，更好地發(fā)揮積極作用。

3.3 負(fù)荷響應(yīng)技術(shù)

負(fù)荷響應(yīng)技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用背景是新能源電力系統(tǒng)抗干擾能力相對較弱，而且如果外界干擾非常嚴(yán)重，則電力系統(tǒng)安全水平會大大下降，最終阻礙系統(tǒng)功能發(fā)揮，所以說，承受高峰能力是考驗系統(tǒng)質(zhì)量的重要因素。與此同時，工作人員應(yīng)清楚認(rèn)識到發(fā)電設(shè)備集中布局帶來的優(yōu)勢條件，更好地利用距離發(fā)揮較大價值［4］。為了將動力設(shè)備與生理組織有效承擔(dān)協(xié)同電力額定，必須要健全供需協(xié)同機(jī)制，強(qiáng)調(diào)智能調(diào)控管理，大力研發(fā)各種數(shù)據(jù)分析技術(shù)以及處理技術(shù)，從而更好地適應(yīng)雙側(cè)供應(yīng)互補(bǔ)局面。

3.4 廣義模型以及方法集成技術(shù)

從某種程度上講，新能源電力系統(tǒng)建模復(fù)雜性相對較高，必須要積極拓展普遍建模辦法以及相關(guān)的建模算法，有效滿足系統(tǒng)應(yīng)用需求?；诖?，廣義模型和算法集成技術(shù)被廣泛應(yīng)用到系統(tǒng)工作中。具體來說，借助識別推理辦法，可以順利建立模型數(shù)據(jù)庫以及知識庫，通過專家系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確判斷識別系統(tǒng)模型情況，滿足控制算法所需的嚴(yán)格要求，大量有價值的數(shù)學(xué)模型能夠從模型庫中獲得，還能不斷拓展［5］。在識別映射辦法的輔助下，可以綜合應(yīng)用圖像識別技術(shù)分析現(xiàn)存數(shù)學(xué)模型以及計算方法，從而及時了解電力系統(tǒng)需求具體滿足實情，更好地創(chuàng)建大系統(tǒng)模型以及新能源模型兩者的對應(yīng)性關(guān)系。借助推理映射方法，能夠?qū)崿F(xiàn)非線性映射以及知識推理的結(jié)合，建立新型學(xué)習(xí)模型，促進(jìn)電力系統(tǒng)的更好發(fā)展。

3.5 大數(shù)據(jù)技術(shù)在新能源電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，大數(shù)據(jù)技術(shù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相比，前者的數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)存儲以及數(shù)據(jù)管理能力都高于后者，且具有數(shù)據(jù)流通快以及價值密度低等特點。將大數(shù)據(jù)技術(shù)有效應(yīng)用到新能源電力系統(tǒng)中，能夠有效控制協(xié)調(diào)包括物質(zhì)流以及能量流等在內(nèi)的海量信息。與此同時，借助大數(shù)據(jù)可以增強(qiáng)信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性以及流暢性，促使信息傳輸更加靈活。此外，大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠發(fā)揮信息存儲以及加密信息讀取等功能，實用性是非常強(qiáng)的?？偠灾?，在大數(shù)據(jù)技術(shù)支持下的新能源電力系統(tǒng)可以更好地運行。

3.6 云端智能綜合控制技術(shù)

實際上，大型系統(tǒng)數(shù)據(jù)往往具有來源復(fù)雜的特點，而且控制關(guān)系也比較亂。因此，增強(qiáng)系統(tǒng)控制效率以及不斷改進(jìn)實施效果逐漸發(fā)展為電力系統(tǒng)管理人員的重要研究課題。隨著云技術(shù)在各個領(lǐng)域的不斷應(yīng)用，新能源電力系統(tǒng)也不例外。目前，云端智能綜合控制技術(shù)已經(jīng)得到了有效推廣應(yīng)用，不僅可以在保證數(shù)據(jù)自由下載使用的前提下，提升信息互通性，而且還可以借助系統(tǒng)規(guī)劃運行增強(qiáng)協(xié)調(diào)程度［6］。此外，電力系統(tǒng)借助云端綜合控制技術(shù)，能夠增強(qiáng)自身的智能管理水平，更好地節(jié)省系統(tǒng)資源。

4 新能源電力系統(tǒng)優(yōu)化控制方法

4.1 多源互補(bǔ)型控制方法

目前，新能源具有形式多樣的特點，常見的有太陽能、地?zé)崮芤约帮L(fēng)能等，然而因形式存在差異，則發(fā)電優(yōu)缺點也有所不同。與此同時，可再生能源不穩(wěn)定性是顯而易見的，這樣勢必會影響發(fā)電效果，如果要對電力系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制，就應(yīng)采取有效方式來彌補(bǔ)不足，比如，可以借助多能互補(bǔ)方式解決。實際上工作中，應(yīng)將發(fā)電主力設(shè)置為可再生能源，并且發(fā)揮不可再生能源的輔助作用，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，在有效協(xié)調(diào)兩者關(guān)系的基礎(chǔ)上，滿足社會層面的發(fā)電需求。在傳統(tǒng)能源充分利用的過程中，煤炭資源以及水資源等的優(yōu)勢，能夠彌補(bǔ)功率輸出缺乏穩(wěn)定性的問題，構(gòu)建多種能源協(xié)調(diào)發(fā)展以及相互補(bǔ)充的機(jī)制，促使系統(tǒng)長期處于平衡狀態(tài)下［7］。從多源互補(bǔ)控制的方式入手，盡管不會完全應(yīng)用可再生資源，然而能源消耗還是可以達(dá)到降低目的的，既能夠節(jié)約國家資源，又可以降低環(huán)境污染水平。就我國能源發(fā)展實際情況而言，能夠有效存儲的資源非常少，再加上煤炭資源雖然儲量大，但人口基數(shù)大，利用率低，促進(jìn)燃煤能源利用水平的提升將是必然趨勢。假設(shè)多源互補(bǔ)控制能夠得到大范圍應(yīng)用，則能源消耗會有效降低，進(jìn)而減緩煤炭儲存不斷減少的速度，為新能源技術(shù)研發(fā)贏得寶貴時間，所具有的現(xiàn)實意義是非常大的。

4.2 友好型控制方法

傳統(tǒng)生產(chǎn)功率相對來說穩(wěn)定性較差，而采用友好型控制方法能增強(qiáng)功率輸出穩(wěn)定水平，其供電電壓也相對較高。從友好型控制定義上進(jìn)行分析，主要是對歷史數(shù)據(jù)以及天文預(yù)測數(shù)據(jù)等進(jìn)行解讀，發(fā)揮先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的作用，盡快分析以及尋找可控手段，正確預(yù)測發(fā)電功率。從某種程度上講，新能源預(yù)測已經(jīng)發(fā)展為控制方法的關(guān)鍵組成部分之一。就電力系統(tǒng)分析以及預(yù)測而言，主要是結(jié)合功率水平和其他有效方法控制?，F(xiàn)階段，功率包括3 個級別，即天、小時及分鐘。結(jié)合電力發(fā)展趨勢，現(xiàn)發(fā)電量預(yù)測優(yōu)化控制是未來發(fā)展大趨勢，科學(xué)控制方法發(fā)揮著重要作用。借助友好型控制，可以在一定程度上緩解調(diào)峰壓力。所以說，為了更好地實現(xiàn)新能源健康可持續(xù)發(fā)展，人們必須要仔細(xì)考量，對友好型控制方法進(jìn)行不斷完善。隨著新能源的推陳出新，其未來應(yīng)用應(yīng)該與其他資源協(xié)調(diào)使用，促使各項資源有效互補(bǔ)，共同發(fā)揮作用。此外，新能源應(yīng)用優(yōu)勢要高于傳統(tǒng)能源，借助友好型控制，能夠增強(qiáng)電力輸出的穩(wěn)定性以及高效性。由于各種新能源優(yōu)劣勢存在差異，工作人員應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮優(yōu)勢，在優(yōu)勢互補(bǔ)的前提下，增強(qiáng)新能源在整個電力系統(tǒng)的規(guī)范應(yīng)用。

4.3 大系統(tǒng)多遞階控制

從專業(yè)角度出發(fā)，新能源電力系統(tǒng)中采用大系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜性更強(qiáng)，主要內(nèi)容也更為充實以及豐富。一般情況下，新能源電力系統(tǒng)在調(diào)度環(huán)節(jié)，需要借助大系統(tǒng)理論優(yōu)化控制方法。在最底層子系統(tǒng)的幫助下，優(yōu)化長程協(xié)調(diào)器，然后借助協(xié)調(diào)器，堅持從上到下的原則進(jìn)行科學(xué)控制，并且要重視整個控制過程所具有的穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)性。實際工作中，廣義模型需要發(fā)揮系統(tǒng)基礎(chǔ)單元作用，更好地為大系統(tǒng)分析提供保證，實現(xiàn)單一領(lǐng)域模型的廣義化轉(zhuǎn)變，構(gòu)建可以實施多領(lǐng)域控制的專業(yè)模型。現(xiàn)階段，大系統(tǒng)分析能夠為綜合處理提供重要支持，要求科學(xué)分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及性能，明確基本構(gòu)架以及控制模塊兩者的友好關(guān)系。從某種程度上講，大系統(tǒng)綜合根本條件在于發(fā)揮大系統(tǒng)分析以及廣義模型的作用，優(yōu)化更新系統(tǒng)規(guī)劃調(diào)控方式，拓展控制技術(shù)算法。

4.4 雙側(cè)資源型控制方法

我國各企業(yè)以及各行業(yè)間具有非常激烈的競爭。將電力生產(chǎn)與其他生產(chǎn)進(jìn)行比較，前者具有能耗低以及污染小的特點，能夠通過降低生產(chǎn)成本，有效增強(qiáng)競爭力。所以說，各行業(yè)用電量也在呈現(xiàn)快速增長的趨勢。也就是說，社會發(fā)展在電能需求上已經(jīng)與過去不一樣了，需求是持續(xù)劇增的。因此，隨著電力需求形勢的日益嚴(yán)峻，采用單側(cè)資源控制手段是不能夠充分滿足實際需求的，這就需要積極探索新型控制手段，從而使雙側(cè)資源型控制得到有效推廣。具體來說，雙側(cè)資源型控制可以實現(xiàn)雙隨機(jī)波動，從而對電力系統(tǒng)發(fā)展中的社會配置資源進(jìn)行合理化控制，確保滿足供需的基礎(chǔ)上，大大增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，從根本上提升系統(tǒng)綜合利用水平，在一定程度上實現(xiàn)新能源在電力系統(tǒng)中的科學(xué)應(yīng)用。

4.5 分布式微電網(wǎng)控制

微電網(wǎng)屬于小型發(fā)電以及配電系統(tǒng)，就微電網(wǎng)應(yīng)用目的上進(jìn)行分析，具有雙重性的特點。首先是能夠加快分布式電源實際應(yīng)用進(jìn)程；其次是因分布式電源具有非常豐富的形式，且數(shù)量也比較大，則并網(wǎng)難是比較常見的問題，借助微電網(wǎng)技術(shù)，可以在一定程度上促使該問題得到科學(xué)解決。在實際工作中，基于微電網(wǎng)的分布式電源任務(wù)相對艱巨，且不同類型存在的差異也非常大，從而導(dǎo)致電壓等級差異辨析更加困難，甚至對于一部分工作人員來說是不能夠進(jìn)行清楚區(qū)分的。也就是說，微電網(wǎng)控制工作具有非常大的難度系數(shù)。從某種程度上講，對微電網(wǎng)進(jìn)行整體控制必須要從分布式電源控制以及儲能裝置控制等入手，增強(qiáng)各個設(shè)備以及不同環(huán)節(jié)的有序發(fā)展，并實現(xiàn)其自主運行。就微電網(wǎng)控制關(guān)鍵環(huán)節(jié)而言，主要是并網(wǎng)的推動，并有效促進(jìn)孤島雙模式的推廣運行，在保證兩種模式平滑切換的基礎(chǔ)上提升工作效率，從根本上實現(xiàn)新能源電力系統(tǒng)的科學(xué)運行。

5 結(jié)語

總而言之，隨著現(xiàn)代社會的進(jìn)步發(fā)展，我國電力系統(tǒng)未來發(fā)展目標(biāo)將會發(fā)生改變，也就是說，更重視新能源電力系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展以及控制方法優(yōu)化，從而實現(xiàn)電力系統(tǒng)在實際工作過程中的自由使用，最大限度緩解科技進(jìn)步以及環(huán)境資源兩者的矛盾，將更多先進(jìn)技術(shù)全方位應(yīng)用到實際電力系統(tǒng)工作中，在向著世界發(fā)展方向邁進(jìn)的同時，真正改變?nèi)藗兊纳?，為人們的日常生產(chǎn)生活帶來極大便利。但是，面臨國家電力系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)還不夠成熟的困境，國家必須要重視研發(fā)投入，并充分調(diào)動專業(yè)人才投入其中，大力研發(fā)新技術(shù)，并積極探索新的控制優(yōu)化方法，從根本上彌補(bǔ)新能源應(yīng)用的不足，在優(yōu)勢互補(bǔ)的基礎(chǔ)上縮短新能源在整個電力系統(tǒng)中的推廣時間，提升電力系統(tǒng)工作效率。