電網(wǎng)調(diào)度運行方式優(yōu)化措施探析

李 蕓

（國網(wǎng)青海省電力公司 西寧供電公司，青海 西寧 810003）

0 引 言

對低碳經(jīng)濟的追求極大地促進了全球可再生能源的發(fā)展。在不同的可再生能源中，電網(wǎng)調(diào)度運行方式已引起廣泛關(guān)注，且預(yù)計其部署能力將在未來迅速增強。此外，經(jīng)濟社會的發(fā)展導(dǎo)致人們的生產(chǎn)和生活都對電力提出了越來越多的需求，使得國家越來越重視電力工程建設(shè)。需要注意，電力系統(tǒng)必須在需求和供應(yīng)之間保持持續(xù)平衡。電力調(diào)度機構(gòu)將評估光伏電站日前的電力預(yù)測準確性。采用適當?shù)膬?yōu)化策略具有重要意義，可以提高配電站現(xiàn)場約束下的供電能力。

1 目前我國電網(wǎng)調(diào)度存在的問題

目前，我國的電網(wǎng)調(diào)度發(fā)展情況良好，但是對電網(wǎng)調(diào)度運行方式和技術(shù)手段的不當使用，嚴重影響了我國電網(wǎng)調(diào)度的正常管理。為了逐步完善電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使其充分發(fā)揮作用，必須使電力系統(tǒng)的各項技術(shù)協(xié)調(diào)進步，這需要對電力供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)采用先進的發(fā)展理念和管理技術(shù)。然而，目前我國所擁有的電力網(wǎng)絡(luò)調(diào)度運行管理技術(shù)與實際管理工作的需求相比，差之甚遠。其中，一個突出的問題是地區(qū)電網(wǎng)的線損過大。地區(qū)電網(wǎng)的線損主要由3部分組成。其中，固定損耗，指所有變壓器、測量儀表以及二次電路等勵磁回路的損耗?？勺儞p耗，指線路和變壓器等與電流平方成正比的銅耗。管理損耗，指抄表差錯、計量儀表誤差、偷竊電及管理不善等所引起的損耗。其中，管理損耗的產(chǎn)生是由于編寫操作票的電網(wǎng)調(diào)度運行工作人員的文化素質(zhì)水平參差不齊，導(dǎo)致編寫的操作票不盡相同。沒有統(tǒng)一的標準做支撐，無法實現(xiàn)統(tǒng)一管理倒閘操作。因此，在電網(wǎng)現(xiàn)有的運行方式下，應(yīng)優(yōu)先做好無功功率的分層、分區(qū)以及就地平衡，減小因無功潮流引起的線損，同時加強線損管理工作以及對各種配電網(wǎng)的調(diào)整與管理，優(yōu)化配置。

2 中壓配電網(wǎng)（MV）的規(guī)劃策略

與高壓電網(wǎng)相比，在典型的城市地區(qū)如上海，MV配電網(wǎng)的連接方式復(fù)雜。長期以來，對MV配送的規(guī)劃和優(yōu)化沒有明確的標準，也沒有嚴格執(zhí)行計劃控制，造成MV配網(wǎng)中連接方式隨意且多樣。另外，MV配網(wǎng)的擴展受到了城市配電站的場地限制。

2.1 直接從變電站供應(yīng)

此連接模式通常用于大型用戶，其安裝容量大于4 000 kVA，小于6 300 kVA[1]。在此模式下的電源通常采用以下3種形式。第一種為單個輸入電源；第二種為兩個輸入電源，兩個均經(jīng)常使用且彼此備用；第三種為兩個輸入電源，一個經(jīng)常使用，另一個備用。

2.2 從交換站供電

此模式適用于負載密度高的區(qū)域，可充分利用變電站的供電能力。還可以緩解特定變電站中饋線間隔的限制。

2.3 從交換站直接供電

該模式適用于裝機容量為1250～4 000 kVA的電力用戶，通常用于大型電力用戶集中的工業(yè)園區(qū)和商業(yè)區(qū)[2]。

2.4 單電源徑向連接

這種連接方式適用于偏遠地區(qū)和不重要的用戶，電源可靠性較差。分配線未鏈接到其他用戶。電源線可分為獨立的幾個部分，以便在發(fā)生故障時縮小停電范圍。

3 光伏電池儲能系統(tǒng)（PV-BESS）規(guī)劃策略

BESS具有快速的雙向調(diào)節(jié)能力，因此可以安裝在光伏電站內(nèi)進行光伏發(fā)電調(diào)節(jié)。隨著光伏發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制，光伏發(fā)電站可以有效抑制光伏發(fā)電輸出功率的波動，減少光伏發(fā)電接入市電網(wǎng)的負面影響，從而進一步減小光伏發(fā)電實際出力與預(yù)測輸出的偏差，降低電網(wǎng)企業(yè)的備用成本和電廠的評估費用[3]。此外，可以充分挖掘BESS參與輔助服務(wù)的潛力，如將一部分儲能投入調(diào)峰、填谷等，并獲得部分額外的經(jīng)濟效益。PV和BESS的聯(lián)合可以為大容量PV電廠的配電網(wǎng)連接提供新的解決方案，是未來的發(fā)展方向之一。

目前，PV-BESS發(fā)電主要基于示范項目的試點應(yīng)用，后續(xù)將充分利用BESS并探索典型場景下可行的運行模式，這是提高PV-BESS電廠經(jīng)濟效益的重要手段。PV-BESS發(fā)電廠的典型場景是指具有嵌入式PV功率輸出時間特性的典型案例。光伏發(fā)電主要受陽光影響，表現(xiàn)出周期性和暫時性特征[4]。為了減少計算量并保持分析結(jié)果的客觀性，可以將PVBESS電廠在一年四個季節(jié)中的PV功率輸出進行劃分，設(shè)計為合適的典型方案。

在不同的典型情況下，光伏發(fā)電的最優(yōu)運行模式是不同的。由于在不同的典型情況下，天氣條件不同，光伏發(fā)電的變化趨勢不同，因此全天光伏功率預(yù)測的準確性也不同。例如，夏季全天晴朗，日照波動小，因此全天光伏功率預(yù)報的精度較高。此外，影響光伏電站典型工況運行模式優(yōu)化的主要因素是光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出。通過配置光伏發(fā)電系統(tǒng)，可調(diào)節(jié)光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出，以減少預(yù)測輸出與實際光伏功率之間的偏差。

4 區(qū)域綜合能源管理系統(tǒng)（IEMS）規(guī)劃策略

近年來，工業(yè)園區(qū)的建設(shè)和發(fā)展雖然促進了當?shù)亟?jīng)濟的增長，但是造成了嚴重的資源浪費和環(huán)境污染。如何在工業(yè)園區(qū)建設(shè)中實現(xiàn)能源、經(jīng)濟以及環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展成為亟待解決的問題。建設(shè)能夠與大電網(wǎng)友好互動的一體化能源和智能配電系統(tǒng)IEMS示范項目，將為工業(yè)資源集聚和效率優(yōu)化及提升做出貢獻。IEMS示范項目的建設(shè)有利于推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，使企業(yè)通過能源供應(yīng)效應(yīng)提高管理效率，有利于促進工業(yè)園區(qū)產(chǎn)業(yè)的提升。

區(qū)域綜合能源管理系統(tǒng)（IEMS）通過考慮冷、熱、電、氣以及其他能源的協(xié)同作用，使各種新能源與電網(wǎng)電能更好地轉(zhuǎn)化互動，從而滿足用戶的需求。IEMS實現(xiàn)自我優(yōu)化控制、園區(qū)能源風(fēng)險評估以及園區(qū)綜合能源協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度，從而降低多能源成本，提高多能源利用效率。通過這個系統(tǒng)，示范園區(qū)將多種類型的能源進行智能互補，可以減少峰值負荷和外部電力的購買。IEMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為園區(qū)能源協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)和自主控制終端。

4.1 園區(qū)能源協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)

能源協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)負責協(xié)調(diào)調(diào)度各企業(yè)的能源生產(chǎn)和消耗，避免能源的浪費。該層系統(tǒng)實現(xiàn)可再生能源的大規(guī)模本地吸收，并提高能源綜合利用效率[5]。通過該系統(tǒng)，示范園區(qū)內(nèi)的多種能源可以互相補充，從日前調(diào)度、日內(nèi)調(diào)度以及實時校正3個層次出發(fā)，減少園區(qū)的峰值負荷和購買的外部電能。

4.2 自主控制終端

企業(yè)部署的自主控制終端是一個能源網(wǎng)關(guān)，可以集成、監(jiān)測以及控制企業(yè)的能源生產(chǎn)和消費，同時具有功能優(yōu)化分析，確保企業(yè)冷、熱、電功率安全經(jīng)濟。自主控制終端構(gòu)建可調(diào)節(jié)模型，包括企業(yè)可中斷負荷、可移動負荷、儲能設(shè)施、熱電耦合裝置以及備用發(fā)電設(shè)備等資源的指標，再根據(jù)最小優(yōu)化目標進行計算，保證電源穩(wěn)定性、可調(diào)能力以及參與需求響應(yīng)的成本。

5 結(jié) 論

中壓配電網(wǎng)的規(guī)劃是一個重要課題，越來越受到供電公司的重視。其中，過渡計劃在中壓配電網(wǎng)建設(shè)中很重要，因為發(fā)展階段不同，所以應(yīng)考慮不同的邊界和實際條件。在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中，必須強調(diào)在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化和改造，從而適應(yīng)城市的發(fā)展。

多能源綜合能源調(diào)度系統(tǒng)IEMS的集成設(shè)計和示范項目的建設(shè)，使該項目在配電系統(tǒng)中得到了規(guī)劃應(yīng)用，建立了工業(yè)園區(qū)多參與方不同需求響應(yīng)的互動機制，也取得了許多成果。通過研究區(qū)域綜合能源管理系統(tǒng)的綜合規(guī)劃設(shè)計方法，形成了包括規(guī)劃策略、評估方法、軟件平臺以及實施建議在內(nèi)的綜合解決方案。園區(qū)能源供應(yīng)的可靠性更高，成本更低。

目前，我國已擁有豐富的電力資源，電力資源管理能力也要相應(yīng)提高。近年來智能電網(wǎng)建設(shè)的腳步逐漸加快，智能電網(wǎng)在增加電網(wǎng)智能化和便捷性的同時，也對整個電網(wǎng)調(diào)度運行的管理能力帶來了考驗。由于城市中每個區(qū)域的發(fā)展程度不同，因此電網(wǎng)調(diào)度應(yīng)考慮每個區(qū)域的特征和不同階段，充分研究適合當?shù)貤l件的調(diào)度系統(tǒng)，綜合選擇最優(yōu)化的方案，做好長期保護與維修工作，最大化發(fā)揮電網(wǎng)的作用，從而促進我國電力事業(yè)的不斷發(fā)展。