（国网长沙供电公司）
摘要：随着智能电网和新能源发电技术的快速发展，电力系统优化调度面临着全新的挑战和广阔的发展方向，新能源电力的规模化开发以及传统能源的清洁高效利用已成为当前能源关注的主题。目前，我国新能源电力比例持续增加，但受限于化石能源占主导的电源结构，未来很长一段时间内我国将处于混合能源时代。强随机波动性、间歇性以及不确定性使得规模化新能源电力的消纳问题日益严重，我国弃风弃光现象十分突出。深入认知电源侧、电网侧、负荷侧的基本特性，着重解决其控制与优化难题，是实现新能源电力系统安全高效运行的基本前提。本文围绕电源效应、电网响应、负荷响应，着重从电网友好型发电控制、基于多源互补的火力发电弹性控制、适应高比例新能源电力消纳的电网调度控制、需求侧资源特性与主动适应控制以及基于分布式能源的微电网控制5个方面阐述了新能源电力系统局部与全局控制中存在的关键科学问题。
关键词：新能源电力系统；控制；优化
背景
安全、高效、低碳是现代能源系统转型的主要目标。我国当前能源技术发展带来的新机遇，能源系统也转型的发展趋势，包括智能电网与能源网融合、能源供给模式由集中式向分布式转变等。近年来，能源危机和环境问题愈来愈成为世界各国面临的严峻挑战，调整能源结构，发展清洁新能源已成为应对两大挑战的最积极、最有效的选择。受能源、环境政策的影响，电力系统调度模式不断演变。传统经济调度仅仅考虑以总煤耗最小或经济利益最大的单一目标优化。节能发电调度综合考虑影响多因素间的耦合关系，对煤耗量、碳排放量、电网经济效益、系统有功损耗、无功损耗中的部分目标进行优化，电力系统优化调度从单一目标最优化逐渐过渡到多目标协同优化。为了实现能源资源的高效利用与节能减排的发展目标，保证电网安全经济运行，促进风电、光伏发电等清洁新能源发电的规模化应用，新能源电力系统优化调度模式应运而生，得到了普遍关注，实质上是计及运行安全约束、互动需求响应和电力市场环境，优先考虑清洁新能源发电，兼顾经济效益与环境效益协同发展的多目标发电调度方式。
1.新能源电力系统控制与优化
新能源电力系统作为典型的复杂大系统，实现其控制与优化需遵循分解与协调的原则，既要考虑系统的整体协调与全局优化，也要考虑各局部子系统的自治与优化。在新能源电力系统中，电源侧与负荷侧的双随机特性使得系统的整体性增强、控制难度加大。研究局部系统控制以及全局协同优化控制理论方法，是发展新能源电力系统的基础性科学问题。
1.1分布式发电并网影响系统调节能力
分布式发电出力具有波动性，分布式发电增加的发电能力并不能减少旋转机组的备用量，相反电网必须为分布式发电场准备大量的旋转备用机组来解决其出力波动性的问题，使得常规机组保持在较低的效率水平。从本质上讲，在用电负荷一定的前提下，分布式发电并网，相当于降低常规可控机组的出力，使用不可控的间歇电源。系统供电电源中，可以调节的比例降低了，随着分布式发电的接入，系统调节能力不足的问题将更加明显。
1.2分布式发电对系统电压的影响
像风电和太阳能发电等分布式发电功率的波动和分布式发电机组的频繁启停，功率的变化将会使电网频率在一定范围波动，影响电网中频率敏感负荷的正常工作。分布式发电功率的波动势必会引起电压的变化。另外，分布式发电机组中的电力电子控制装置如果设计不当，将会向电网注入谐波电流，引起电压波形发生不可接受的畸变，并可能引发由谐振带来的潜在问题。
1.3分布式发电对电能质量的影响
分布式发电接入配电网后，会引入各种扰动，从而对系统的电能质量产生影响。其影响主要有2个方面。（1）电压闪烁。分布式发电在下列情况下可能直接或间接引起电压闪烁。大型分布式发电系统启动。分布式发电输出突然变化或发生较大变化。分布式发电和反馈环节的电压控制设备相互影响。（2）谐波。分布式发电在下列情况下可能引入谐波。分布式电源本身就是一个谐波源。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆分布式发电经基于电力电子技术的逆变器接入配电网。
1.4适应高比例新能源电力消纳的电网调度控制
传统的电网调度控制以经济性最优为基本目标，进入新能源电力系统时期，调度目标需从传统的经济调度向绿色调度转变，在保障电力可靠供应的前提下，优先调度可再生发电资源，并最大限度地减少能源、资源消耗和污染物排放。因此，新能源电力系统的电网调度控制将成为一个优先绿色调度目标、同时兼顾生产成本目标和污染物排放目标的多目标优化问题。
2.智能电网新能源优化调度控制策略
智能电网新能源优化调度控制策略提高了特大电网安全状态评估的及时性，解决了长过程故障预警处置。突破主要包括如下几个方面。
（1）调度联合互动的在线动态预警功能，建立了大规模跨区潮流数据在线共享、任务并行处理和计算分布协同机制，解决了特大电网动态预警分析的数据快速准备和多级调度协同计算的技术难题。
（2）基于事件触发和周期启动的大电网多重相继故障动态跟踪预警功能，实现了跨区电网静态安全、暂态稳定、电压稳定、短路电流和小干扰稳定的在线计算，为调度应对多重相继故障提供了技术手段。
（3）低频振荡预警和在线小干扰稳定分析相结合的低频振荡综合分析功能，提高了低频振荡在线监测与分析的精准性。
（4）综合考虑电压水平、开机方式和负荷分布等多种因素的输电断面裕度在线分析功能，实现了电网断面稳定水平的在线校核。
（5）基于轨迹灵敏度法、考虑发电机动态功角特性的暂态稳定辅助决策功能，实现了调度对大电网及时有效的预防预控。
电网运行经济性和新能源消纳能力持续提高研发了适应节能与经济等多种调度模式、考虑新能源消纳、兼顾安全与经济的发电计划模型与方法，开发了日前、日内和实时发电计划优化决策软件，实现了自适应负荷变化的多目标发电计划优化决策和精细化安全校核，解决了大规模间歇性可再生能源发电的有效消纳和节能发电调度等重大技术难题，填补了国内技术空白。
3.新能源电力系统优化调度的应用展望
随着智能电网技术的进一步发展，新能源电力系统中将出现大量或集中或分散的新能源系统。它们接入电网后，将给电力系统调度运行、控制保护等带来深刻的影响，并网模式下的电网运行与管理面临着诸多技术问题。在低碳智能电网的驱动下，智能电网新能源优化调度控制策略技术有机融合了通信、自动控制等技术，具有自我管理、自我控制功能。通过多层分布能量管理系统将新能源发电集群、可控负荷集群有机整合参与电力系统调度运行，有效地协调了间歇性发电单元个体之间以及与上层电网之间的矛盾，对解决间歇性能源接入、区域电网安全运行以及多种间歇性能源综合高效利用等问题具有重要启示作用。
4.结论
新能源电力系统优化调度问题是在智能电网与新能源综合开发利用的新形势下提出的，依靠发电侧火电、风电、光伏发电等多类型电源与需求侧互动响应，实现能源资源综合利用、有效消纳间歇性新能源。新能源电力系统优化调度模式是传统优化调度模式的继承和发展，是电力系统发展到新能源与智能电网强耦合阶段的客观要求，对促进新能源发电的有效消纳利用，引导科学用电，保障国家能源安全，实现电力行业的节能减排与经济可靠运行等具有广泛与现实意义。
参考文献：
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论文作者:李靖
论文发表刊物:《河南电力》2018年18期
论文发表时间:2019/3/14
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