分布式新能源大规模接入配网调度运行优化研究.pdf

今 日 自 动 化Automation Today智能制造与设计Intelligent manufacturing and Design28 2 0 2 3.5 今日自动化2 0 2 3 年第5 期2023 No.51 分布式新能源介绍分布式新能源是指以可再生能源为主要能源的小型能源系统，通常位于电力用户附近，并与传统的中央电力系统相连接。其是一种分散式的能源供应模式，将能源生产和消费更加接近，并减少了能源输送损失。常见的分布式新能源，如太阳能、风能，近年来由于技术水平的提升，成本大幅降低，加之国家“碳达峰”、“碳中和”能源战略的需要，乘政策东风，发展势头很快，部分地区占比甚至已超过传统能源。1.1 分布式新能源的优点（1）增强能源供应的稳定性和可靠性。分布式能源系统将能源生产分散到多个地点，这有助于减少能源供应中断的风险。（2）降低能源传输损耗。传输电力会产生能量损失，分布式能源系统将能源生产更加接近能源消费，减少了输电损耗。（3）降低碳排放。分布式能源系统通常使用可再生能源，如太阳能、风能、水能等，这些能源不会产生二氧化碳等温室气体，有助于降低碳排放。（4）降低能源成本。分布式能源系统不需要大规模的发电厂和输电线路，降低了能源成本。（5）提高能源安全。分布式能源系统增加了能源供应的多样性，减少了对单一能源的依赖，能提高能源安全。1.2 分布式新能源的主要技术（1）太阳能光伏系统。太阳能光伏系统使用太阳能电池板将太阳能转换为电能，通常安装在屋顶或地面上。（2）风力发电系统。风力发电系统使用风轮将风能转换为电能，通常安装在高地或海上。（3）水力发电系统。水力发电系统使用水流或水位差将水能转换为电能，通常安装在河流或水库中。（4）生物质能发电系统。生物质能发电系统使用生物质燃烧产生热能，再将热能转换为电能，通常使用废弃物、农作物残留物等生物质作为燃料。（5）能源储存系统。能源储存系统可以储存可再生能源的电能，以便在需要时使用。储能技术包括电池、超级电容器、储水池等。2 分布式新能源接入配网调度运行问题2.1 电网稳定性问题分布式新能源的生产和使用点分散，对电网的稳定性带来了较大的风险。（1）波动性。分布式新能源系统通常使用可再生能源，如太阳能和风能等。然而，因为受天气和气候条件的影响，这些能源的产生具有不稳定性和波动性。这意味着分布式新能源的产生可能不如传统能源摘 要随着可再生能源（如太阳能和风能）的快速发展，分布式新能源的大规模接入成为实现能源转型和可持续发展的关键。但分布式新能源的大规模接入给配网系统带来了更高的不确定性和波动性，对配网调度和运行提出了新的挑战。基于对国内最新研究成果的综合查阅，全面梳理了分布式新能源接入配网调度运行中存在的各种问题，从电网稳定性问题、能源利用效率问题、电力市场不适应问题3个方面进行了全面的分析和总结。关键词分布式新能源；配网调度；配网运行优化中图分类号TM73 文献标志码A 文章编号20956487（2023）05002803Research on Optimizing the Dispatching and Operation of Distributed New Energy Large Scale Access Distribution NetworkCHANG Yongyao，CHANG KuanAbstractWith the rapid development of renewable energy sources such as solar and wind energy,the large-scale integration of distributed new energy has become the key to achieving energy transformation and sustainable development.However,the large-scale integration of distributed new energy brings higher uncertainty and volatility to the distribution network system,posing new challenges to the scheduling and operation of the distribution network.Based on a comprehensive review of the latest research results in China,various problems in the scheduling and operation of distributed new energy access distribution networks have been comprehensively sorted out.A comprehensive analysis and summary were conducted from three aspects:power grid stability issues,energy utilization efficiency issues,and electricity market maladaptation issues.Keywordsdistributed new energy;distribution network scheduling;optimization of distribution network operation分布式新能源大规模接入配网调度运行优化研究常永要，常宽（云南电网公司曲靖供电局，云南曲靖655000）今 日 自 动 化Automation Today智能制造与设计Intelligent manufacturing and Design2 0 2 3.5 今日自动化 292 0 2 3 年第5 期2023 No.5稳定，而且可能存在时段性的断电或停电现象。（2）偏低电压。分布式新能源系统通常采用低电压的输电线路，可能导致在较远距离上产生的电压下降，从而影响到周围区域的电力供应。（3）频率偏差。电网中的频率是电力系统运行的关键指标之一，而分布式新能源的集成可能会导致电网的频率变化，从而导致电力系统的不稳定。（4）短路电流。由于分布式新能源系统的电力负载分布分散，可能会对电网的短路电流造成影响，从而增加电力系统的风险。（5）可靠性。分布式新能源系统通常需要更高的可靠性要求，以确保电网的稳定运行。因此，需要制订更加完善的维护和管理机制，保证分布式新能源系统的可靠性和持续性。2.2 能源利用率问题分布式新能源的生产能力是不稳定的，与用户的需求不一致，导致能源的浪费。（1）能源管理不当。分布式新能源系统的管理需要更加智能化和精细化，但实际操作中存在技术和管理上的缺陷，例如，生产计划、能源调度、储能技术等方面的不足，导致能源浪费。（2）能源储存技术不完善。尽管分布式新能源系统可以配备储能设备，但目前的储能技术还存在一定的局限性。例如，电池储能技术的存储容量和效率尚需提高，同时成本也较高，可能会导致能源浪费。（3）用户需求的变化。随着用户需求的变化，分布式新能源系统的生产能力可能无法及时调整，从而导致能源的浪费。（4）供需不平衡。由于分布式新能源的生产能力不稳定，可能会导致能源供需不平衡的情况出现，从而导致能源浪费。2.3 电力市场不适应问题分布式新能源不同于传统电力市场，电力市场需要适应分布式新能源的特点。（1）电力市场机制。传统电力市场主要是以电力系统为中心的，而分布式新能源系统，则需要建立新的电力市场机制来适应其分散化的特点。例如，可以采用去中心化的能源交易模式，通过区块链等技术实现电力市场的智能化和自主化。（2）能源调度和控制。由于分布式新能源系统的生产能力不稳定，需要建立更加灵活的能源调度和控制机制，以实现能源的高效利用和优化配置。例如，可以采用智能电网技术，实现能源生产和需求的动态匹配和调度，以降低能源浪费和供需不平衡的问题。（3）储能技术。分布式新能源系统需要配备储能设备，以便在能源供需不平衡或天气波动时，存储多余的能源，以备不时之需。因此，需要加强储能技术的研发和应用，以提高储能设备的性能和效率，降低成本，实现能源的高效储存和利用。（4）能源监管和管理。由于分布式新能源系统具有分散性，需要加强对能源生产和使用的监管和管理。例如，可以建立更加完善的能源监管和管理机制，以确保能源生产和使用的安全性和可靠性。3 分布式新能源接入配网调度运行优化方案3.1 电网稳定性优化对电力系统进行改造，提高电网的稳定性，具体包括以下几点。（1）引入新的技术。智能电网技术是将新兴信息技术、通信技术和能源技术相结合的一种技术，可以实现能源的高效调度和管理，从而提高电网的稳定性。智能电网技术包括智能电表、智能电网监测系统、智能电网控制系统等。通过智能电网技术，可以实现对分布式新能源的监控和调度，保证其稳定地接入电网，并优化电网的运行。储能技术可以在电网负荷波动较大时提供稳定的电力供应，以及在分布式新能源生产能力过剩时对电能进行储存。储能技术包括机械储能、电化学储能、超级电容储能等。通过储能技术，可以实现对分布式新能源的储能和释放，保证电网的稳定运行。新型开关技术可以实现电力设备的快速切断和恢复，以保护电力设备和保证电网的稳定性。新型开关技术包括真空开关、气体绝缘开关、光电开关等。通过新型开关技术，可以实现对分布式新能源的快速响应和保护，保证电网的稳定运行。（2）加强电力设备的监测和维护。通过加强对电力设备的监测和维护，可以及时发现电力设备的故障和损坏，从而保证电网的可靠性和稳定性。加强电力设备的监测和维护可以采用智能传感技术、远程监测技术、维修保养技术等。同时，还可以建立完善的电力设备维护管理体系，定期对电力设备进行检测和维护，保障电力设备的正常运行。（3）加强配网的自动化和智能化。通过加强配网的自动化和智能化，可以实现配电网的自动控制和优化调度，从而提高电网的稳定性和可靠性。加强配网的自动化和智能化可以采用智能变电站、智能配电网监测系统、智能配电网管理系统等。同时，还可以采用现代信息技术、通信技术等，实现对配电网的实时监测和优化调度。（4）加强配电网的安全保护。通过加强配电网的安全保护，可以预防和避免电力设备的故障和损坏，保证电力系统的稳定运行。加强配电网的安全保护可以采用以下措施：建立完善的配电网安全保护体系，今 日 自 动 化Automation Today智能制造与设计Intelligent manufacturing and Design30 2 0 2 3.5 今日自动化2 0 2 3 年第5 期2023 No.5包括配电网保护装置、保护措施和应急预案等。采用高可靠性的电力设备和材料，如防火、防爆、防雷等。加强对配电网的安全检查和维护，及时排除电力设备的隐患，预防电力事故的发生。加强对配电网的安全培训和宣传，提高员工的安全意识和技能水平。3.2 能源利用率优化3.2.1 建立能源生产和消费数据平台建立能源生产和消费数据平台可以实现对分布式新能源的生产和消费数据的实时采集、监测和分析。通过采用物联网技术，可以对分布式新能源的发电设备进行远程监测和控制，及时发现故障并采取措施，提高分布式新能源的生产效率。同时，采用云计算技术，可以将分布式新能源的生产和消费数据集中管理，形成全面、准确、及时的数据信息资源，为能源调度提供数据支持。3.2.2 基于大数据技术进行能源调度基于大数据技术进行能源调度，可以实现对能源的生产和消费进行预测和优化调度。通过采用数据挖掘和人工智能等技术，对分布式新能源的生产和消费进行数据分析和建模，预测能源的供需情况，制订合理的能源调度方案，实现能源的高效利用和节约。3.2.3 建立能源调度模型建立能源调度模型，可以结合大数据技术对能源的生产和消费进行模拟和优化，实现对能源生产和消费的精细调度。通过对能源生产和消费数据的分析，建立能源调度模型，预测未来的能源供需情况，并制订相应的调度策略。同时，通过不断的优化调度策略，实现能源的高效利用和节约。3.2.4 实施能源需求侧管理实施能源需求侧管理，根据大数据技术对能源消费行为进行监测和分析，制订合理的能源需求侧管理策略，如能源定价、优化供需匹配等，引导用户合理使用能源，减少能源浪费。通过对能源消费行为的分析和评估，制订合理的能源需求侧管理策略，引导用户合理使用能源，减少能源浪费，提高能源利用效率。3.2.5 实施能源供应侧管理实施能源供应侧管理，根据大数据技术对能源生产和供应情况进行监测和分析，制订合理的能源供应侧管理策略，如优化能源生产和供应结构、加强能源储备和调配等，提高能源的供应效率和可靠性。通过对能源生产和供应情况的监测和分析，制订合理的能源供应侧管理策略。3.2.6 建立能源市场化机制建立能源市场化机制，可以实现能源的有效配置和优化。通过建立能源市场，引入市场机制，促进能源的供需匹配和价格合理化，提高能源的利用效率。能源市场可以实现能源的合理分配，促进分布式新能源的应用和开发，鼓励新能源企业的发展，推动能源供需关系的协调发展。3.3 电力市场适应性优化建立分布式新能源市场，可以促进分布式新能源与传统电力市场的对接和融合，实现能源的有效利用和优化调度。3.3.1 改善能源供需矛盾传统电力市场是一个供需双方相对集中的市场，而分布式新能源市场则更加分散，分布式能源企业和消费者之间的供需关系更为复杂。建立分布式新能源市场可以改善能源供需矛盾，实现能源的有效分配和优化利用。3.3.2 提高市场竞争力分布式新能源市场可以引入市场竞争机制，激发市场活力，促进分布式新能源企业的竞争，推动市场发展和创新，提高市场竞争力。3.3.3 实现能源价格合理化分布式新能源市场可以通过市场供求关系调节能源价格，实现能源价格的合理化，避免能源价格过高或过低，保证市场的公平和有效性。3.3.4 促进能源可持续发展分布式新能源市场可以促进分布式新能源的开发和应用，推动新能源技术的创新和发展，提高能源的利用效率，促进能源可持续发展。4 结束语分布式新能源接入电网给稳定性带来了挑战，同时可能导致能源利用效率低下、传统电力市场也将面临分布式新能源接入不适应等问题。随着技术的不断发展和政策的支持，分布式新能源接入的规模和比例将不断提高，为电力系统带来了更大的挑战和机遇。未来需要加强对分布式新能源接入的研究和实践，探索更加精细化、智能化的调度和管理方式，提高电网的稳定性和可靠性；需要与电力系统的升级和改造相协调，实现分布式新能源接入与电力系统的优化协同发展；需要进一步加强相关行业合作，共同推动分布式新能源接入配网调度运行的研究和实践。参考文献1 杨小涛，王文忠，钟亮.分布式新能源接入配网运行研究现状与展望 J.电网技术，2019，43（7）：2143-2153.2 王东升，田野，董宏伟.基于优化算法的分布式风电并网运行控制研究 J.电力系统保护与控制，2018，46（20）：62-68.3 张超，黄春霞，王龙.基于模糊控制的分布式光伏电站并网运行研究 J.电力系统保护与控制，2019，47（1）：53-58.