新能源电力系统主网调度策略研究与优化

 新能源电力系统主网调度策略研究与优化

付晓强

内蒙古电力（集团）有限责任公司阿拉善供电分公司 内蒙古自治区阿拉善盟巴彦浩特镇 750300

摘要：随着全球对清洁能源需求的增长，新能源电力系统在电力供应中的比重日益增加，其复杂性和不确定性也相应增大。主网调度策略作为新能源电力系统运行的核心环节，对于保障电力系统的稳定、安全、经济运行具有重要意义。本文深入探讨了新能源电力系统主网调度策略的研究与优化问题。

关键词：新能源电力系统；主网调度策略；优化

1新能源电力系统主网调度的问题

1.1可再生能源的不稳定性与预测难度

随着风能、太阳能等可再生能源的大规模并网，电力系统的调度面临着新的挑战。这些能源的输出功率受到气候条件的影响，具有较大的随机性和波动性，给主网调度的稳定性和安全性带来困难。同时，准确预测这些可再生能源的发电量也是一项技术难题。

1.2系统灵活性需求增加

新能源电力系统的接入，对电网的调峰填谷、频率调节等灵活性要求提高。传统的电力系统主要依赖燃煤、燃气等调峰电源，但新能源电力系统的接入需要电网具备更高的灵活性和快速响应能力。

1.3电网基础设施适应性问题

新能源电力系统的接入，可能超出现有电网基础设施的承载能力，需要对输电线路、变电站等进行改造或升级，投资成本高，且改造过程可能影响电力供应的稳定性。

2新能源电力系统主网调度策略研究与优化

2.1开发先进的预测技术

随着全球对可持续发展和环境保护的重视，可再生能源的利用已成为能源转型的重要趋势。然而，风能、太阳能等可再生能源的发电量受到自然条件的显著影响，如风速、云量等，导致其输出功率具有很大的不确定性。这种不确定性给电力系统的调度和运行带来了巨大的挑战，因此，研发更精确的可再生能源发电预测模型显得尤为迫切。当前，可再生能源发电预测主要依赖于气象模型、机器学习算法等技术，通过历史数据的分析来预测未来的发电量。然而，这些模型的预测精度仍有待提高，尤其是在短期预测和极端天气条件下的预测。为了提高预测的准确性，需要在多个方面进行深入研究。首先，需要结合多源数据，如卫星遥感数据、气象雷达数据等，以获取更全面、更实时的环境信息。其次，可以探索更先进的预测算法，如深度学习、强化学习等，以提高模型对复杂非线性关系的建模能力。此外，还需要考虑各种气象事件和季节性变化对发电量的影响，以提高预测的鲁棒性。同时，建立一个有效的预测模型并非一蹴而就，需要大量的实证研究和验证。这需要科研机构、能源企业、政府部门等多方合作，共享数据、资源和技术，共同推动可再生能源预测技术的进步。

2.2提升电网灵活性

储能技术是解决可再生能源波动性的重要工具。储能系统可以在电力过剩时储存多余的电力，然后在需求高峰或可再生能源产量低谷时释放这些储存的电力。例如，锂离子电池储能系统在太阳能丰富的白天储存电力，然后在夜晚或阴天提供电力。需求侧管理也是一种有效的策略，它鼓励电力用户在非高峰时段消耗电力，或者通过智能设备自动调整电力使用，以平衡电网供需。例如，通过智能恒温器，家庭可以在电价较低的夜间自动调整空调设定温度，以减少白天的电力需求。虚拟电厂是近年来新兴的一种电力管理方式。它通过先进的软件平台，将分散的分布式能源（如太阳能电池板、储能设备甚至电动汽车）整合起来，作为一个虚拟的“电厂”进行统一调度。这种方式不仅可以优化单个设备的运行效率，还可以提供类似于传统大型电厂的稳定电力供应。

这些技术的应用，需要政策支持、市场机制和技术创新的协同作用。例如，政府可以通过补贴、税收优惠等政策鼓励储能设备的安装，同时，建立公平的市场机制，让灵活的电力服务能够获得合理的回报。此外，通过持续的研发投入，降低这些技术的成本，提高其效率和可靠性，将有助于在全球范围内更广泛地推广和应用。

2.3优化调度策略与控制技术

首先，多时间尺度调度是解决这一问题的关键技术之一。传统的电力调度主要基于日调度、小时调度等中长期时间尺度，而新能源的波动性需要我们引入更短的时间尺度，如分钟级、秒级甚至毫秒级调度。通过这种方式，可以更精确地预测和调整电力供需，减少供需失衡带来的影响。其次，智能调度算法的应用也是提升电力系统运行效率的重要手段。利用大数据、云计算、人工智能等先进技术，可以实现对海量电力数据的快速处理和深度分析，从而优化电力调度决策，提高电力系统的灵活性和自适应性。例如，基于机器学习的预测模型可以更准确地预测新能源的出力，基于优化算法的调度策略可以更有效地整合各种电源，确保电力系统的稳定运行。此外，还需要发展先进的控制技术，如虚拟同步机、分布式协调控制等，以增强新能源电力系统的动态性能。这些技术可以模拟传统同步机的稳定特性，改善新能源并网的电压、频率稳定性，提高电力系统的整体运行质量。在实际应用中，德国的电力系统就是一个成功的案例。德国在推动新能源发展的同时，积极研发和应用新型调度策略和控制技术，成功实现了电力系统的高效稳定运行。

2.4加强基础设施的适应性改造

随着全球对可再生能源的依赖度日益增加，电网基础设施的改造和升级已成为当务之急。新能源电力系统的接入，如风能、太阳能等，对传统电网提出了新的挑战，同时也带来了机遇。因此，需要在设计和规划阶段就充分考虑新能源的特性，以构建一个更加灵活、智能和可持续的电网系统。新能源电力系统的波动性和间歇性是其主要特性，这与传统化石燃料发电的稳定输出形成了鲜明对比。例如，太阳能发电受天气和昼夜变化的影响，风能发电则受风速变化的影响。这些特性对电网的稳定运行提出了更高的要求，需要电网具备更强的调节能力和储存能力。因此，改造电网基础设施，包括升级输电线路、增加储能设施、引入智能调度系统等，是确保新能源有效利用的关键。同时，还需要在规划阶段就充分考虑新能源的特性。例如，可以利用大数据和人工智能技术，预测和管理新能源的产出，以减少对电网的冲击。此外，通过构建多能源互补系统，如风能-太阳能-储能的组合，可以进一步提高新能源的利用率和电网的稳定性。

2.5创新市场机制与政策框架

为了有效应对可再生能源的波动性挑战，创新市场机制和政策框架同样至关重要。一方面，政府需要制定鼓励可再生能源发展的长期政策，如设定可再生能源发电目标、实施绿色证书制度，以及通过碳定价机制来反映环境成本，从而刺激对可再生能源的投资和技术创新。另一方面，建立灵活的电力市场机制，允许电力价格根据供需实时波动，可以激励发电企业、储能供应商和需求侧管理服务提供商提供更灵活的电力服务。例如，建立容量市场，确保在需求高峰或可再生能源产量低谷时有足够的电力供应。此外，推行电力交易的双边合同和批发市场，可以促进电力供需的平衡，降低电网运行的风险。同时，政策制定者需要与行业参与者密切合作，确保政策的稳定性和一致性，以吸引长期投资，并鼓励跨学科、跨行业的合作，共同推动可再生能源技术的研发和应用。

结语：

全球电力系统正经历着前所未有的变革，从传统的化石燃料向可再生能源转型，这既带来了挑战，也孕育着机遇。通过智能技术的应用、优化调度策略、基础设施改造、创新市场机制和人才培养，相信未来的电力系统将更加绿色、高效、稳定。这一转型的成功，需要政府、企业、研究机构以及公众的共同努力，共同构建一个可持续的能源未来。只有这样，才能充分利用可再生能源的潜力，为地球的气候、环境和人类的福祉做出贡献。

参考文献：

[1]童宇轩，胡俊杰，刘雪涛等.新能源电力系统灵活性供需量化及分布鲁棒优化调度[J].电力系统自动化，2023（15）：80-90.

[2]朱轶伦，吴华华，谢宏福等.新型电力系统环境下电网低碳经济调控方法[J].制造业自动化，2023（7）：85-91,99.