可再生能源接入電力系統對自動化控制的影響及應對策略

關鍵詞：可再生能源接入；電力系統；自動化控制

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500(2025)06-0231-03

DOI: 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.06.067

Impact of Renewable Energy Integration into the Power System on Automation Control and Corresponding Strategies

LIUChunhua，LIU Heqiong，WANG Chi (Huaneng Yushe Power Generation Co.，Ltd.，Jinzhong O318Oo，China)

Abstract:With theincreasing popularityofenvironmentalprotectionandsustainabledevelopmentconcepts，theproportion of renewable energy inthe power system continues to rise，which hasaprofound impacton power automation control systems.Intheactualoperationandmanagementof thesystem，itsstability，reliability，ndintellgencehaveallbeen significantlyimprovedItisnecessarytofurtherexploretheroleof integratingrenewableenergyinpowerautomationcontrol andstudyeffectiveresponse strategies，soastoensuretheeficientandsmoothoperationofthepowersysteminthecontext of new energy integration.

Keywords:renewable energy access; power system; automated control

隨著新能源技術的快速發展，電力系統正經歷著深刻的變革。可再生能源的大規模接入不僅改變電力系統的能源結構，也對自動化控制系統提出新的挑戰和要求。從發展進程來看，管理人員如何有效應對這些變化，確保電力系統的穩定運行，成為當前急需解決的問題，同時也為后續管理工作的開展指明發展方向。

1可再生能源接入對電力自動化控制系統的影響

1.1穩定性控制難度增加

可再生能源具有波動性和不確定性，特別是風能、太陽能等受自然條件高度影響的能源，對電力系統的穩定運行構成顯著挑戰。相應自然條件的不可預測性導致可再生能源發電出力頻繁且大幅度波動，進而對電力系統的頻率調節和電壓穩定性產生直接影響。據統計，風能發電出力在一天之內可能波動高達30% ，而太陽能發電則受天氣變化影響，其出力波動率也可超過 20% ，具體數據如表1所示[1]。頻繁的出力波動不僅增加電力系統運行的復雜性，還直接提升自動化控制系統維持穩定的難度，給整體管理工作帶來一定的挑戰。

1.2電力供應可靠性要求提高

可再生能源的間歇性和波動性使得電力系統供需匹配變得更加復雜，對電力供應的可靠性提出更高要求。傳統電力系統基于恒定能源模型設計，難以適應新能源接入帶來的不確定性。因此，自動化控制系統需要增強對可再生能源發電出力的預測和調度能力，以確保電力供應的可靠性。

1.3電力系統智能化水平提升

可再生能源接入推動電力系統智能化水平的整體提升。傳統電力系統難以充分適應新能源的高度動態性和分布式特點，需要引入先進的智能化技術來實現對電力系統的智能感知、精準調控和高效管理。隨著大數據、人工智能、模型預測控制等技術的應用與推廣，自動化控制系統的智能化水平得到進一步提升，使得整體管理工作得到進一步發展與深化[2]。

2 應對策略

2.1新型控制算法的應用與完善

在電力管理工作中，可再生能源大規模并網對自動化控制提出更高要求，成為管理人員面臨的新難題，特別是其波動性和不穩定性給系統穩定運行帶來顯著挑戰。為應對這些挑戰，研發適應可再生能源接入的電力系統調度與控制算法變得至關重要。因此，管理人員需要采取更加務實的策略，以強化自動化控制，為整個管理工作的推進明確方向[3]。

模型預測控制（ModelPredictiveControl，MPC）作為一種前瞻性的控制策略，其核心在于利用預測模型對未來時段內系統狀態的預估，優化當下的控制決策。MPC擅長應對多變量、含約束條件及非線性問題，展現出對可再生能源接入所帶來不確定性的高度適應性。在電力系統中，MPC技術被廣泛應用于可再生能源發電單元的調度，旨在優化電力供需的動態平衡，如表2所示。

在電力調度實踐中，MPC技術通過精確預測可再生能源的發電出力，能夠提前規劃并調整傳統電源的出力，從而有效減輕系統頻率和電壓的波動。此外，

MPC具備融人電力市場需求和價格信號的能力，實現經濟效益和系統穩定性的雙重優化。

以某電力企業為例，為提升風電場的調度控制效率和整個電力系統的穩定性，管理人員積極采用模型預測控制算法。該算法集成氣象數據與風電場的歷史發電數據，構建高精度的風速和風電出力預測模型。在實時運行過程中，MPC算法持續接收最新的風速觀測值，并實時更新預測結果，為未來一段時間內的風電出力提供準確預估。在MPC算法的輔助下，該電力企業能夠動態調整水電站等傳統電源的出力，以有效平衡風電的波動性。基于此，當預測到風電出力即將增加時，算法會自動減少水電站的出力，反之，當預測風電出力減少時，增加水電站的出力。與此同時，MPC算法能夠更高效地利用風電資源，顯著減少因風電波動導致的棄風現象，進一步提高風電利用率和整體經濟效益[4]。

其次，魯棒控制作為設計控制器的方法，能夠在系統存在不確定性或干擾時保持穩定的性能。對于可再生能源接入帶來的不確定性，魯棒控制的運用能夠更好地應對這一情況，進而提升整體系統的有效管理水平。在電力系統中，魯棒控制可以用于設計穩定的控制器，以應對可再生能源發電出力的波動。結合可再生能源的不確定性范圍，魯棒控制可以確保系統在各種工況下都保持穩定運行。此外，魯棒控制可以與其他控制策略相結合，不斷提高系統的整體性能。例如，某地區電網接入大規模光伏發電后面臨電壓穩定性的問題，為了解決這個問題，該地區電網采用魯棒控制策略來設計電壓控制器。結合光伏發電出力的不確定性范圍，魯棒控制器能夠確保電網在各種光照條件下都保持電壓穩定，持續提高系統的穩定性和可靠性[5]。

2.2智能化技術的應用與完善

隨著可再生能源大規模并入電力系統，自動化控制系統遭遇更為嚴峻的挑戰。為了更好地迎接挑戰，管理人員積極采用大數據、人工智能等智能技術，實現對電力系統狀態的即時監控、精準預測及優化調控，為大幅提升自動化控制系統的智能化水平開辟關鍵路徑，同時也為管理工作的落實指明方向[]。

大數據技術能夠處理和分析海量的電力系統數據，實現對系統狀態的實時監測。在收集和分析可再生能源發電數據、負荷數據、電網運行狀態數據的過程中，管理人員可以及時發現并預警潛在的電力系統故障。利用大數據技術的預測分析能力，進一步預測可再生能源發電出力的變化趨勢和負荷需求變化，為電力系統的調度和控制提供科學依據。

例如，某電力企業為了提升風力發電的利用效率和電力系統的穩定性，積極引入大數據技術，建立風力發電預測模型。該模型的核心在于結合風速、風向、溫度和濕度等歷史氣象數據，深入分析風力發電數據。通過運用大數據算法和機器學習技術，模型能夠挖掘出數據之間的復雜關聯，對可持續能源的發電情況做出預測，保障整體環節的有效性。在合理的管理工作中，預測結果的準確度逐漸提高，為電力企業的運營決策提供有力支持。基于這些預測結果，電力企業可以提前調整其他電源的出力計劃，以確保電力系統的供需平衡。具有前瞻性的調度策略不僅顯著提高電力系統的穩定性，有效避免因風力發電波動而導致供需失衡，也進一步優化電源配置，降低整體運行成本，提升經濟效益。此外，該企業為了應對可再生能源大規模接人帶來的挑戰，在后續管理中繼續引入人工智能技術，實現電網調度的智能化升級。在機器算法的推動下，人工智能技術對該地區電網的歷史運行數據、負荷數據以及可再生能源發電數據進行全面分析，建立精準的電網調度模型。

2.3調度機制逐漸靈活

隨著可再生能源在電力系統中的大規模接入，傳統的調度機制已無法充分保障電力系統的穩定性和效率。因此，構建一個更加靈活多變、適應性強的電力系統管理機制，實現對可再生能源的精確調度與管理，成為提升系統運行可靠性和效率的核心。基于此，在實際操作中，為了達成可再生能源的精確調度目標，管理人員需要建立實時數據采集系統，進而對風速、光照強度、氣溫在內的自然環境數據以及管理電力負荷、電網狀態等電力系統運行數據進行全面監督與記錄。管理人員通過對這些數據進行即時分析，精確預估可再生能源的發電能力，從而為調度決策提供堅實的數據支撐。

例如，某風電場引入先進的智能調度系統，該系統在風能管理和調度方面展現出卓越的性能。在多種傳感器和監測設備的輔助下，該系統能夠實時監測風速、風向等關鍵自然環境數據，同時精確捕捉風電場的發電出力、電網電壓、電流及頻率等電力系統運行數據。基于這些實時數據，系統運用先進的預測算法，能夠準確預測未來一段時間內風能的發電出力，為調度決策提供可靠依據。與此同時，該系統結合智能調度算法，能夠綜合考慮風能預測結果、電網需求、設備狀態及運維計劃等多重因素，自動生成最優調度方案。相應方案旨在確保風電場的穩定運行，同時最大化利用風能資源，提高發電效率和經濟效益。智能調度系統還能夠根據實時情況自動調整風機運行狀態，以提升發電效率和減少磨損。此外，該智能調度系統具備強大的故障預警和自動恢復功能。通過實時監測風電場設備的運行狀態和參數變化，系統能夠及時發現潛在故障，并發出預警信號，提醒運維人員提前采取措施，保障設備正常運轉。在發生故障時，系統能夠迅速啟動自動恢復程序，采取切換備用電源、調整風機運行狀態等必要的控制措施，以最大程度地減少故障對電力系統的影響，保障風電場及電網的安全穩定運行。

3結論

可再生能源接入對電力自動化控制系統產生深刻的影響，管理人員可以結合自身實際情況，從穩定性挑戰、可靠性要求提高和智能化水平提升等方面著手進行考量。為了應對這些挑戰，管理人員需要在技術創新、管理優化和政策支持等方面采取綜合措施。未來，要積極引入先進的智能化技術，建立靈活調度機制，出臺鼓勵新能源接入的政策，有效提升電力系統的穩定性和可靠性，推動電力系統朝更加智能、高效和可持續的方向發展。

參考文獻

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3 江涵，岳程燕，嚴興煜，等.高比例可再生能源系統慣量約束對靈活性分析的影響研究[J].電力系統保護與控制，2021（18）：44-51.

4李家熙，王丹，賈宏杰，等.面向可再生能源接入的綜合能源系統熵態機理和分析方法[J].電力系統自動化，2023（9）：47-58.

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