新能源發電系統控制技術研究

羅宇強

（廣西水利電力職業技術學院，南寧 530023）

電力系統的用電負荷狀況正在處于不斷變化中，需要運用獨立的電力系統保障電能的供需平衡，確保工作系統的頻率維持在正常范圍之內，提高系統內部用電質量，確保電力系統的功率達到實時平衡，確保發電機組的出力狀況隨著時間變化而變化，提高系統運行的安全穩定性。電力機制需要確保能量的供需平衡，運用有效的方式存儲電能，制定好中長期的電量負荷規劃目標，短期負荷的優化調度策略，提高自動發電控制機制的工作效率，實現對電源側的控制，確保系統運行時電網的穩定性，采取去除負荷的方式維持電網運行的穩定性。新能源并網容量不斷增加，不確定因素不斷增加，電力系統面臨的挑戰日益增加，需要加大控制策略，提高自動發電系統的控制效率。

1 新能源發電的獲取途徑與特點

風能、太陽能等獲取方式具有較高的波動性，在大規模新能源電力系統接入電網之后，需要確保隨機波動之間的能量供應平衡，獲得高效率的電力系統結構，及時改變運動控制方式，產生新能源電力系統。該系統的電源由2 部分組成，即新能源電源與傳統電源，需要具備同時響應負荷與電功率隨機波動的能力，提高電力系統運行的穩定性與平衡性[1]?？稍偕茉淳哂懈邼B透性的特征，同時地理位置因素對其有著較大的影響。為了提高新能源的利用效率，可以提高供電網絡與負荷技術的平衡性。為了確保供電網絡、負荷等技術達到更高的協調性與互動性，提高電力系統的運行效率，可以充分利用太陽能、風能等資源，準確預測可再生能源的發展變化趨勢，使其高效運用到電力系統中，避免因為穩定性較差而產生的波動性。

2 新能源發電系統控制技術分析

2.1 運用先進的新能源發電技術

為了提高新能源發電工作的能量轉換效率，提高功率控制過程的靈活性，需要確保電網運行的安全性。

新能源電力系統的發電容量較小，需要高昂的設備投入，具有較低的能量轉換效率，限制了大規模新能源設備的使用。風電機組能夠將風能轉化成為機械能，進而轉化成為用戶需要的電能，轉換效率大約為40%；太陽能發電機組的轉換效率大約為20%；水能轉換機組能夠將水源的重力勢能轉化成為動能，進而轉變成為用戶需要的電能，轉換效率大約為90%[2]。為了進一步加大對新能源電力機制的控制力度，需要積極探索新能源發電的原理，設計出高效的新能源發電裝置，降低發電所耗費的資本，達到經濟環保的目標。在風能發電過程中，風輪機的性能會影響發電效率，需要優化風輪機的結構與位置、加大對智能葉片及控制系統的研發力度，提高風輪機的捕風能力。發電裝置的轉換率受到光伏發電的限制，需要不斷改進設備結構，運用先進的太陽能跟蹤系統提高發電效率，減少發電過程所需的成本[1]。

由于新能源發電過程的波動性較強，難以準確預測出能量的變化趨勢，給調度系統帶來了較大的難度，限制了新能源電力的接入過程。所以，在研究過程中，需要積極研發出精確的風功率檢測方法，靈活地完成對新能源單元功率的控制過程，提高發電技術效率[3]。

用于新能源發電過程的電子設備具有較強的慣性，在擾動發生時會改變系統的阻尼特點，導致電壓的耐受能力及通流能力受到較大的限制，嚴重影響了系統工作的安全性。所以，為了提高控制效率，需要積極研究新能源電源控制的阻尼特點，采取低電壓穿越的方式，提高電網運行的安全性，為后續風電接入提供強有力的保障。

2.2 采用多元互補及大型火電深度調峰的方式

如圖1 所示，新能源發電技術能夠獲得穩定、有效的工作性能，但有著不穩定的功率輸出，需要運用互補電源抑制隨機波動性，滿足電力系統的實時供電需求?；パa電源需要具備較快的速度，提高發電過程的經濟性。水電是最主要的調峰手段，占據了總裝機容量的絕大部分。運用火電機組的快速深度調峰能夠加快國內新能源電力系統走向規?；乃俣萚3]。

圖1 新能源電力技術機制控制技術

在火電機組工作的過程中，具有較好的可控制性與調節負荷的能力，但是可調節的區域較小、速度較慢，在負荷運行范圍較廣的條件下難以取得高經濟性、安全性、環保性的目標。

運用多元控制手段能夠有效突破電網運行技術現有的瓶頸，擴大電網系統的接納范圍。在國內的電力系統調峰調頻過程中，火力發電技術具有重要的地位。運用火電機組可以獲得較高的儲能效率，通過研究蓄熱原理、儲能程序等來研發出火電機組快速發電的核心技術[1]。在發電過程中，需要運用過程參數科學表述狀態信息，完成快速檢測的目標，提高系統運行的經濟性與環保性，切實提高負荷的相應速度，為發電過程提供強有力的技術控制。

2.3 革新電網結構，運用先進的輸電方式

為了減輕大規模新能源電源的波動性，需要提出多元化的互補性策略，將電網作為主要媒介，在全范圍內部實現對多種能源類型的優化控制目標，確保新能源電力系統內部能源的平衡性。

運用先進的輸電手段能夠有效提高優化資源的能力，積極探索出新型輸電系統功能，提高負荷能力，優化布局狀態。在選址時，需要確定大規模輸電站的具體位置，用微網接電的方式提高儲存電量的能力。結合新能源控制的隨機波動性特點及輸電策略優化電網結構，獲得分層分區排列的輸電網絡結構，提高遠距離傳輸電量的效率[3]，適應波動性較強的電網結構運輸方法，提高電網的消納能力，獲得更高的安全傳輸效率。

2.4 提高電網的安全防御能力，采用先進控制手段

為了提高電網的輸送極限，需要不斷提高電網的安全防御能力，積極采取先進的控制手段，提高系統運行的安全水平。在電網保護的過程中，往往需要運用本地信息，用離線的方式制定保護控制策略，降低系統運輸的極限，提高系統運行的可靠性與安全性[1]。新能源設備的運行環境較差，工況復雜，給電網保護與控制工作帶來了較大的風險。

在電網建設的過程中，智能化的程度不斷提高，信息化趨勢日益凸顯，需要運用傳感器與各種監測平臺取得聯系，為后續的安全防御工作奠定良好的基礎。

為了有效診斷出設備出現的故障種類，可以設置安全評估等級，探究大規模設備對電網裝置運行狀態的影響，確保電網運行不受本地數據信息的影響，制定科學合理的保護策略與維護方法，在線評定電力系統的運行狀態[1]，探索出常見的故障信息，建立起強有效的安全控制機制，確保電力系統運行的安全性，提升其接受新能源電力的能力。

微電網控制策略是常用的先進控制策略之一，可以將多種分布式的發電方式有效結合起來，提高為本地負荷的供電效率及靈活性。微電網系統中的供電源數量較多，可以有效擴充現有的供電系統容量，充分發揮出可再生資源的重要作用，在用電高峰時期存儲電能，并將其轉化成為用戶需要的能量，能夠在用電過程中持續供應能量。

2.5 采用大容量儲能技術

風能、太陽能等能源在電力系統中占比較大，在遠距離傳輸時具有較大的控制難度，運行時的穩定性較差。在外送電能時需要充分考慮新能源電力的消納能力，使其大容量儲能技術能夠獲得較大的突破，從根本上解決新能源電力系統出現的各種問題，降低系統擾動對儲能裝置性能產生的影響，使其能夠快速吸收能量，給裝置調整過程預留出時間，避免其出現失衡狀況[3]。

運用可以表明儲能狀態的動態模型能夠提高儲能裝置的工作效率，提高儲能部門的協調性，為大容量的儲能系統提供強有力的理論依據[4]，遵循電源的互補規律，制訂出多元化、可調節的遠距離傳輸計劃，提高電力系統工作效率。

同時，采用發電控制的方式能夠提高新能源發電規模。傳統單側能源控制方式難以滿足人們對新型綠色能源的要求。隨著社會經濟水平的提高，人們對于電能的需求日益增加，需要突破傳統的單一能源供給方式，積極引入雙側能源控制方式，有效解決能源發電的配合問題[2]，減小電力系統運行的誤差，提升其穩定性，使其在未來發展過程中擁有更加廣闊的發展空間。

2.6 引用可平移及新型用電方式

在新能源電力系統的用電側運用友好響應的方式能夠避免隨機波動的出現。在負荷出現平移時，輸電線路的投資力度會變小，需要提高電網設備的利用效率，承擔起調頻的任務，充分發揮出旋轉儲備設備的作用，避免惡劣天氣的影響，確保電網系統可以安全運行。系統內部含有大量可移動負荷，需要制定相關政策、靈活調整價格機制，在特定的技術條件之下發揮出平移負荷的重要價值[3]，提高接納新能源電力的能力。

隨著社會發展水平及經濟實力的不斷提高，可以運用新能源系統及智能化控制方式改變人們的用電方式，建立起人與自然和諧共生的局面，擴展電能的可持續發展空間?？梢酝ㄟ^更新用電設備的方式獲得更加精準的電網數據信息，在通信網絡、智能電表等技術基礎上研發出控制家庭電能的網關，運用智能計量方式完成用電信息的采集工作，豐富測量系統的性能，為新型用電方式提供強有力的數據支撐[2]?？梢詫⒂脩舻恼Ｉ钭鳛榍疤釛l件，運用價格調控及市場調整手段，確保用戶能夠積極主動地參與到電網互動活動中，提高能源控制效率，確保電網系統能夠順利、有效地運行，開辟良好的電網工作局面。

2.7 雙側資源控制及多能源互補機制

隨著新能源發電需求的增加，可以采用雙側能源控制方式，運用雙隨機波動性處理能源發電配合問題。同時，多能源互補機制能夠有效提高單一發電方式的不穩定性，運用多能源發電方式調節，使其達成互補性的目標，確保電力系統時刻處于平衡狀態[1]。在運用綠色資源的過程中，需要確保能源運用的靈活性，切實提高電力系統的利用效率。

3 新能源電力系統的調度模式分析

首先，新能源分布存在地域差異性，東北地區冬季供暖期的供熱機組比重較大，具有較弱的調峰能力，容易產生棄風、棄電問題，需要優化調度系統，提高調峰消納能力，完善跨區域調度模式，促使出現大規模的新能源并網。

其次，可以采用獨立電力系統運行的方式，優化天然氣的占比，提高風電資源總量。可以運用間歇能源調度手段，給風電機組提供實時的市場報價及預測數據信息，確保安全約束條件下的經濟調度能夠正常進行[3]?？梢詤f調多個新能源供電機構制訂出有效的調度計劃，確保各個機構之間能夠配合上網。

在智能電網結構下，可以打破目前的電力調度模式，提高跨區域調度、統籌規劃及協調調度的能力，避免在電力系統調度時出現復雜的功率變化情況，提高系統運行的安全性與穩定性?？鐓^域調度的理論基礎較為薄弱，需要及時建立起科學合理的評價模型[2]，提高新能源的消納能力。

4 含新能源發電的電力系統的關鍵技術分析

4.1 電源響應技術分析

如圖2 所示，為了切實提高新能源發電的效率，需要積極吸收并引進國外的先進科學技術，開放現有的電網系統，使得更多的電力系統接入電網運行平臺中，采取友好型的發電技術，結合其他綠色能源完成發電過程，建立起協同發展、有序發展的系統，積極改進并優化綠色能源系統[3]，確保新能源電力系統運行的有效性與可靠性，避免出現重大差錯。

圖2 新能源電力系統的關鍵技術

4.2 電網響應技術分析

在運用新能源電力系統時，電網會產生一定波動，電能傳輸效率較低。新能源電力系統的耐受能力與通電能力均較差，需要科學運用高電壓及不對稱的穿越技術，形成慣性較強的供電網絡，獲得國內外新能源發電站地理位置上的差異性，積極了解發電市場發展狀況，建立起科學有效的電網結構，使得不同地區之間的電力系統能夠實現互補[2]，確保不同地區之間能夠交易可再生能源，采取新型輸送電方式，有效控制電網響應技術，提高電網運行效率。

4.3 負荷響應技術分析

新能源電力系統的抗干擾能力較差，在外界的電磁干擾較強時，其安全性與可靠性會受到較大影響，甚至可能會產生完全癱瘓狀況，需要不斷提高電力系統能夠承受的峰值，使得電力設備集中布置性更加強大[5]，提高供電距離安排的科學性。可以用多個電力設備共同承擔電力負荷，制定出合理有效的管理策略，運用技術手段完成對電力負荷的配置[1]，積極引入大數據分析技術，確保能夠實現對電力系統供電需求的互補。

4.4 云端智能綜合控制技術分析

電力運行系統具有極為復雜的數據信息，存在著多種多樣的控制邏輯系統，需要對數據處理過程不斷優化。在云計算技術的發展過程中，智能綜合控制技術在新能源電力系統控制過程中具有十分重要的應用。該技術能夠有效提高數據信息的互通性，提高數據分析過程的靈活性，優化電力系統的規劃及調度策略，提高電力系統運行的協調性[2]，實現智能化管理的目標，及時調整其運行的協調性，減少資源占用情況。

4.5 大數據技術分析

大數據技術分析在新能源電力系統運行中具有十分重要的應用價值，能夠高效控制及分配相關數據信息，使其獲得更高的協調性與穩定性，提高數據傳輸過程的準確性與靈活性。在此過程中，需要及時清理掉無用信息，分析解讀出運行數據含義，存儲重要數據信息，實現大數據技術與可視化技術的有機融合[2]，不斷完善新能源電力系統結構。

4.6 數學模型及集成方法技術分析

在對新能源電力系統建立模型的過程中具有極高的復雜性，需要采用專業性較強的技術拓展相關算法，滿足新能源系統的多樣化需求?？梢赃\用建立模型及集成方法技術建立起模型與知識的數據庫，運用專家系統推斷出系統模型信息，使其滿足控制算法的基本需求，從中提取出實用性較強的信息構建起數學模型[1]，積極在推理計算過程中拓展應用空間。

可以采用映射識別的方法識別圖像及網絡，積極分析現存數學模型及計算方法信息，了解新能源電力系統的發展需求，探索出大系統模型與新能源模型之間的對應關系，積極運用非線性映射的方式提高知識推理過程的高度，確保數學模型及控制算法在新能源電力系統中能夠得到有效應用[2]，建立起具有創新性的自主學習模型，提高模型的應用價值。

5 含新能源發電的電力系統面臨的基礎問題

5.1 從空間動力學尺度建立起相關模型理論

新能源電源空間具有較強的分散性，在時間變化趨勢下具有較強的波動性[5]，使得宏觀及微觀層面的數學物理模型具有較強的不確定性與隨機性，需要采取各種接入技術，創建出一個較為復雜的耦合系統。為了規避波動性的特點，可以建立不確定性度量和建模模型，結合電力系統的動力學特點，探索出新能源與互聯網發展之間的關系[3]，為電力系統的正常運行奠定強有力基礎?？梢愿鶕喑叨葎恿δＰ偷奶攸c創建出理論模型，引入先進的能源發展技術，規避模型理論的不確定性，豐富電力系統的時間尺度信息，確保電力系統的高效運行。

5.2 豐富新能源電力系統中多元互補機制的工作狀態

新能源系統具有較為復雜的結構，電網負荷類型復雜，電源側的可控制性較好，能夠提高新能源電力系統運行的高效性與安全性。需要在大系統協調機制的基礎之上，采取智能調度的方式，獲得更多關于系統運行特點的信息，詳細表述運行參數信息，建立起強有效的控制系統。如果電源種類不同，可以根據其特點選擇合理的功率輸出值，豐富可控性原理內容，提高波動功率最大范圍。在計算電力電量平衡理論方式時，可以建立較大的協調控制機構，創設出完善的調解方法，確保多元發電過程的多元互補性特點[3]。在多元互補的過程中，火力發電是最主要的內容，需要及時突破經濟性問題，根據煤質的特征選擇科學的變負荷需求，構建起快速檢測的重要基礎，提高發電環節的蓄能性，建立動態的模擬過程，提高機組的變負荷運行效率[1]，創建出快速的精準控制活動，提高變負荷運行的可行性，為多元互補的工作體制奠定強有力基礎。

5.3 新能源電力設備及系統故障機制的安全防護策略

新能源設備所在的地域位置較為分散，運行環境較為惡劣，工作狀況較為復雜，設備發生故障的概率較高，系統的安全性有待提高?？梢越⑵鹩行У陌踩烙呗?，深入研究電力設備的演化趨勢及發生故障的特點，建立起強力有效的資產能源評估機制，有效提高系統運行過程的可靠性[2]?？梢园l展適用于多元區域內部的自適應保護及系統安全評估理論體系，為提高電力系統的安全性奠定強有力基礎。

新能源電力設備系統發生故障具有一定的規律性，需要分析出設備運行性能及故障演化機制，根據電力設備的特征參數及量化指標分析出設備可能發生的故障，及時采取強有效的策略進行防控，建立起危害性評價模型和壽命預測模型，采取分級模型做出安全性評估理論體系，探索出系統發生故障的規律，提出安全控制策略[3]，使得系統安全防御從正常狀態轉變成為實時表示狀態，建立起報警有效、保護性強的安全控制體系，確保新能源電力系統能夠正常運行。

6 結束語

綜上所述，新型發電技術的研發速度日益加快，可以在各個領域看到新能源技術的應用身影。需要深入研究分析電力系統的優化控制技術，利用好發電控制儀器的重要作用，確保實現多種能源之間的高效互補，提高電網運行的穩定性與安全性，為用戶提供新能源。