核心提示 隨著新能源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)和跨區(qū)電網(wǎng)建設(shè)的穩(wěn)步推進(jìn)，電網(wǎng)調(diào)度控制作為電網(wǎng)運(yùn)行的指揮中樞，面臨跨區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)電氣聯(lián)系增強(qiáng)、運(yùn)行特性日趨復(fù)雜、不確定性凸顯等挑戰(zhàn)。現(xiàn)有調(diào)度控制系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化水平亟待提升。中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司以提升正常運(yùn)行工況下大電網(wǎng)調(diào)控智能化水平為出發(fā)點(diǎn)，研發(fā)大電網(wǎng)自適應(yīng)巡航調(diào)度技術(shù)，橫向上將電網(wǎng)調(diào)度控制的感知、評(píng)估、決策和控制等功能靈活組合、智能聯(lián)動(dòng)，縱向上以任務(wù)為導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)多級(jí)調(diào)度的協(xié)同控制。
什么是大電網(wǎng)自適應(yīng)巡航調(diào)度
巡航是航空領(lǐng)域的技術(shù)術(shù)語(yǔ)，近年來(lái)被引入到汽車(chē)領(lǐng)域。帶有自適應(yīng)巡航功能的汽車(chē)在無(wú)需人工干預(yù)的情況下能夠自動(dòng)作出減速、剎車(chē)、方向校正等決策。大電網(wǎng)自適應(yīng)巡航調(diào)度，是指在電網(wǎng)正常運(yùn)行工況下統(tǒng)籌全網(wǎng)可調(diào)可控資源，采用統(tǒng)一決策、分散控制的多級(jí)調(diào)度協(xié)同控制模式，確定調(diào)度目標(biāo)，自動(dòng)執(zhí)行電網(wǎng)實(shí)時(shí)平衡控制和安全自校正控制，自主控制頻率、電壓、潮流。大電網(wǎng)自適應(yīng)巡航調(diào)度是新一代調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的核心功能場(chǎng)景，包括態(tài)勢(shì)感知、控制決策和自動(dòng)控制等功能模塊。
態(tài)勢(shì)感知功能模塊可以采集與評(píng)估電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，是電網(wǎng)自適應(yīng)巡航調(diào)度的“雷達(dá)傳感器”，主要用來(lái)獲取電網(wǎng)的多維運(yùn)行數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)評(píng)估電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。多維運(yùn)行數(shù)據(jù)包括電網(wǎng)模型、電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、負(fù)荷及新能源出力預(yù)測(cè)等數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)評(píng)估則從安全高效和清潔低碳等方面評(píng)價(jià)電網(wǎng)運(yùn)行狀況，快速發(fā)現(xiàn)各類運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，了解清潔能源消納趨勢(shì)，指導(dǎo)后續(xù)運(yùn)行策略的優(yōu)化調(diào)整。實(shí)時(shí)評(píng)估的準(zhǔn)確性關(guān)系到電網(wǎng)自適應(yīng)巡航調(diào)度的效果。
控制決策功能模塊包括巡航適應(yīng)性判斷和運(yùn)行狀態(tài)自適應(yīng)校正兩個(gè)功能，是電網(wǎng)自適應(yīng)巡航調(diào)度的“決策大腦”。巡航適應(yīng)性判斷用來(lái)判斷電網(wǎng)當(dāng)前是否適合執(zhí)行“自適應(yīng)巡航”功能，在正常運(yùn)行工況下按照既定規(guī)則執(zhí)行電網(wǎng)調(diào)度穩(wěn)態(tài)自適應(yīng)巡航，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生系統(tǒng)級(jí)告警、存在暫態(tài)/動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題或者人工設(shè)置停止時(shí)退出自適應(yīng)巡航功能。電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)自適應(yīng)校正包括靜態(tài)安全在線決策、多級(jí)實(shí)時(shí)計(jì)劃聯(lián)動(dòng)決策、全網(wǎng)有功頻率協(xié)同決策和樞紐節(jié)點(diǎn)無(wú)功電壓優(yōu)化等核心功能。
自動(dòng)控制功能模塊可將控制決策功能模塊生成的調(diào)控目標(biāo)和策略下發(fā)給各級(jí)調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，是電網(wǎng)自適應(yīng)巡航調(diào)度的“控制系統(tǒng)”，也是具體控制執(zhí)行模塊。該模塊通過(guò)部署在監(jiān)控系統(tǒng)的有功頻率控制、無(wú)功電壓控制等自動(dòng)控制軟件實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)、策略的進(jìn)一步分析和優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的閉環(huán)控制。
實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新
為適應(yīng)電網(wǎng)安全高效、清潔低碳的發(fā)展需要，國(guó)家電網(wǎng)有限公司組織中國(guó)電科院、南瑞集團(tuán)、區(qū)域電力調(diào)控分中心和省級(jí)電力調(diào)控中心，在2017年啟動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“大電網(wǎng)智能調(diào)度與安全預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用”，研發(fā)新一代調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行工況下電網(wǎng)自適應(yīng)巡航調(diào)度、全局風(fēng)險(xiǎn)協(xié)同防控和復(fù)雜故障協(xié)同處置。其中，在正常運(yùn)行工況下大電網(wǎng)自適應(yīng)巡航調(diào)度方面，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了多級(jí)調(diào)度計(jì)劃聯(lián)動(dòng)決策、源荷協(xié)同有功頻率決策和控制、自動(dòng)無(wú)功電壓控制等關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新。
●多級(jí)調(diào)度計(jì)劃聯(lián)動(dòng)決策
多級(jí)調(diào)度計(jì)劃聯(lián)動(dòng)決策是指一級(jí)分析決策中心（目前部署在國(guó)調(diào)中心、區(qū)域電力調(diào)控分中心）和二級(jí)分析決策中心（目前部署在省級(jí)電力調(diào)控中心）聯(lián)動(dòng)編制調(diào)度計(jì)劃，一級(jí)分析決策中心考慮全網(wǎng)運(yùn)行情況，自動(dòng)開(kāi)展聯(lián)絡(luò)線統(tǒng)一優(yōu)化計(jì)算，并將聯(lián)絡(luò)線優(yōu)化計(jì)算結(jié)果送入省級(jí)電網(wǎng)的二級(jí)分析決策中心；二級(jí)分析決策中心編制兼顧安全、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保的機(jī)組實(shí)時(shí)出力計(jì)劃或負(fù)荷調(diào)整計(jì)劃。各級(jí)調(diào)度計(jì)劃的調(diào)度目標(biāo)可以選取調(diào)度成本、社會(huì)效益、節(jié)能環(huán)保等其中之一作為單目標(biāo)，也可以將上述目標(biāo)通過(guò)權(quán)重結(jié)合起來(lái)形成多目標(biāo)調(diào)度。
由于電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)可能存在偏離既定目標(biāo)的情況，多級(jí)調(diào)度計(jì)劃聯(lián)動(dòng)決策技術(shù)基于實(shí)時(shí)評(píng)估指標(biāo)和電網(wǎng)需求調(diào)整權(quán)重，能夠自動(dòng)修正和調(diào)整實(shí)時(shí)計(jì)劃的調(diào)度目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)大電網(wǎng)自適應(yīng)巡航的“方向校正”。
●源荷協(xié)同有功頻率決策和控制
源荷協(xié)同有功頻率決策和控制即互聯(lián)電網(wǎng)發(fā)生頻率或跨區(qū)聯(lián)絡(luò)線功率擾動(dòng)事件時(shí)，一級(jí)分析決策中心應(yīng)用區(qū)域控制偏差功能，根據(jù)全網(wǎng)調(diào)頻資源分布、調(diào)頻需求和電網(wǎng)潮流約束，制訂全網(wǎng)最優(yōu)調(diào)頻響應(yīng)或功率調(diào)整決策，并利用動(dòng)態(tài)區(qū)域控制偏差（動(dòng)態(tài)ACE）等多級(jí)聯(lián)動(dòng)的交互手段快速調(diào)整需求；各級(jí)調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)挖掘源網(wǎng)荷儲(chǔ)各類調(diào)度對(duì)象的調(diào)頻能力，開(kāi)展有功頻率協(xié)調(diào)控制。
源荷協(xié)同有功頻率控制功能是在原有的自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）功能基礎(chǔ)之上，基于控制決策模塊的優(yōu)化決策結(jié)果對(duì)電網(wǎng)實(shí)施有功平衡的超前控制、輸電斷面安全預(yù)防和校正控制。該功能可利用控制區(qū)內(nèi)常規(guī)發(fā)電、清潔能源發(fā)電、儲(chǔ)能、可控負(fù)荷和虛擬電廠等新型調(diào)節(jié)資源，執(zhí)行控制目標(biāo)的優(yōu)化分配和資源優(yōu)化調(diào)用。
●自動(dòng)無(wú)功電壓控制
自動(dòng)無(wú)功電壓控制基于分析決策中心的全網(wǎng)優(yōu)化決策結(jié)果，考慮電壓穩(wěn)定分析評(píng)估和動(dòng)態(tài)無(wú)功儲(chǔ)備評(píng)估約束，以調(diào)整代價(jià)最小為目標(biāo)，優(yōu)先對(duì)控制區(qū)域內(nèi)越限電壓進(jìn)行校正控制；根據(jù)當(dāng)前電壓、無(wú)功與分析決策目標(biāo)之間的偏差，計(jì)算控制區(qū)內(nèi)各無(wú)功資源調(diào)節(jié)量并對(duì)廠站側(cè)下發(fā)控制指令，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)優(yōu)化決策目標(biāo)的跟蹤執(zhí)行。
提高大電網(wǎng)調(diào)度控制智能化水平
大電網(wǎng)自適應(yīng)巡航調(diào)度試點(diǎn)應(yīng)用后，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人工干預(yù)的頻率、電壓、潮流的自主控制。
以靜態(tài)安全問(wèn)題為例，傳統(tǒng)處理模式是調(diào)度員在監(jiān)盤(pán)時(shí)發(fā)現(xiàn)斷面重載或越限，人工啟動(dòng)狀態(tài)估計(jì)、靈敏度分析、安全約束調(diào)度等應(yīng)用。這些應(yīng)用功能分散，自動(dòng)化和智能化水平不足，需要調(diào)度員隨時(shí)監(jiān)盤(pán)、多次操作。如果需要調(diào)用多級(jí)調(diào)度資源調(diào)節(jié)重載斷面，調(diào)度員還要進(jìn)行多級(jí)之間的協(xié)調(diào)溝通。應(yīng)用自適應(yīng)巡航調(diào)度技術(shù)后，感知、評(píng)估、決策和控制等功能可靈活組合、一鍵智能聯(lián)動(dòng)，使得調(diào)度員的工作量減少、大電網(wǎng)調(diào)度控制的智能化水平提高。
目前，大電網(wǎng)自適應(yīng)巡航調(diào)度結(jié)合新一代調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)已在華東及江蘇、寧夏等區(qū)域和省級(jí)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)試點(diǎn)應(yīng)用，后續(xù)將隨著新一代調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的全面推廣在更大范圍應(yīng)用。
（作者單位：中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司）
評(píng)論