智能电网“源-网-荷”互动运行控制概念及研究框架

开放互动是智能电网的重要特征之一。现有的互动研究主要集中在源网协调和互动用电等局部方面,缺乏对未来电源、电网、负荷复杂互动环境下电网运行控制的整体思考和系统性研究。文中提出"源—网—荷"互动的概念并讨论了互动内涵,认为电源、负荷与电网三者之间应进行协调互动以提高电网功率动态平衡能力。在分析实现"源—网—荷"互动面临的挑战的基础上,提出了智能电网"源—网—荷"互动运行控制的研究框架,包括基础理论、复杂互动特性分析、复杂互动行为建模、互动能力辨识、电网互动安全运行分析理论与方法、柔性互动协调控制策略与技术等6个方向,并结合需求对各个研究方向进行了概括和展望。     

电网互动运行协同控制探讨

在智能电网技术和信息技术发展的推动下,未来电网运行将逐步由"发电跟踪负荷"的集中控制模式发展成"源-网-荷互动"的分布自治控制模式,电网互动运行协同控制是保证电网运行安全和支持自主决策的必然趋势。本文探讨了未来电网运行控制的发展趋势,指出了柔性负荷的广泛存在和智能电力单元的三重属性,提出了电网互动运行多智能体控制架构,探讨了多层级协同控制的实现,并介绍了分布式控制在互联电网频率协同控制和空调负荷集群控制两方面的应用。     

多微网智能配电系统协同自律运控模式初探

微网是未来高密度分布式电源接入的主要载体,其规模化发展的态势必然使得未来智能配电系统的主要运控对象包括大量不同型式的微网系统,亟需探究新的运控机制,以适应新能源微网技术快速发展的需要。在比较微网与智能配电系统特征并分析多微网发展态势给传统配电系统带来挑战和机遇的基础上,提出了智能配电系统与多微网之间逐步培育和构建开放、友好型协同自律式运控关系的构想;阐述了协同自律运控模式的内涵,设计了具有规范性属性的协同策略和具有引导性属性的弹性自律空间的决策流程;最后对协同自律运控模式的若干关键科学技术问题进行了梳理,并展望了可能的解决方法。协同自律运控模式,既可以在降低配电网调控难度的基础上更好地发挥其承接大电网与微网关系的作用,还可以在提升微网自身能量管理灵活性的基础上更为充分高效地接纳分布式新能源,从而促进配电网主动性和智能性的良性发展。     

新型电力系统下5G+云边端协同的源网荷储架构及关键技术初探

低碳高效的新型电力系统建设给源网荷储各环节带来了全新的挑战。面向新形势下的电力系统运行需求，提出一种5G+云边端协同的源网荷储协同运行架构并阐述了其关键技术。首先，通过对新型电力系统中源、网、荷、储各环节技术特征进行分析，明确其关键变革及特性；进而，提出了5G+云边端协同的技术概念，将原有的信息化技术有机结合，探索构建纵向贯通、横向互联的技术支撑平台，并将其应用于新型电力系统的源网荷储协同运行过程中，将源网荷之间以电网为枢纽横向串联的链式关系扩展为横向交叉连接、纵向各领域云-管-边-端拓展的多维网状关系，克服传统源网荷技术局限性；最后，对所述架构下的关键技术进行分析，明确新型电力系统下5G+云边端协同的源网荷储技术发展需求，为后续的技术推进提供可借鉴方向。     

综合能源系统源网荷储动态建模技术进展

综合能源系统（IES）为多种能源的高效协同和互补利用提供了重要平台。源网荷储动态建模技术是IES实现动态多时间尺度仿真和优化计算的重要因素,也是确保IES安全和稳定运行的必要前提。在介绍IES中源网荷储侧主要的动态模型及源荷不确定性模型的基础上,分析了源网荷储动态建模技术在统一建模研究及框架中的运用现状,展望了动态建模的发展方向。源网荷储各类动态模型需要进一步平衡精度和时间复杂度,并引入统一动态建模框架中,最终构建统一仿真平台和数字孪生系统。     

计及网络约束的发用电一体化综合优化调度模型

电力高峰负荷持续增长及间歇式能源的迅猛发展提高了输电阻塞的风险,对电力系统调度调节能力提出新的重大挑战。传统电网中主要通过动态增容、负荷转供及有序用电来解决网络阻塞问题。智能电网环境下,随着"源—网—荷"互动能力的提升,柔性负荷参与电网调度在解决网络阻塞问题方面发挥着十分经济高效的作用。基于柔性负荷参与地区电网需求响应调度,以"源—网—荷"三方综合效益最大为目标,构建了计及网络约束的发用电一体化综合调度模型,通过形成最优电价和激励调度方案,实现了对发用电侧的协同一体化综合调度,在有效缓解网络阻塞问题的基础上,实现了满意度和互动成本的最优。采用IEEE 14节点算例验证了优化调度模型的经济性和有效性。     

基于能源路由器的源网荷储优化管理

为了满足未来电网对电能控制的复杂性和多样性要求,在局部消纳的基础上,以微网、智能小区为自治单元,形成自下而上的能量单元的互联。提出一种源网荷储优化管理的能源路由器拓扑与控制,通过对各个端口的能量管理,实现源网荷储能量的优化管理。     

大规模源网荷友好互动系统网络建设方案研究

通过介绍江苏大规模源网荷友好互动系统的系统建设模式,从网络构架、组网方式、网络通道等方面详细探讨了毫秒级、秒级精准切负荷系统营销控制大区和管理信息大区的网络建设方案,并提出了安全防护方案。目前,系统已在江苏电网投入运行,实现了电源、电网、负荷之间的快速协调控制,在特高压直流闭锁时提供有效支撑,确保了江苏电网作为受端大电网在紧急情况下的安全稳定运行。     

海上油田群电网一体化智能监控系统研究与应用

传统海上油田群电网所配置的能量管理系统(EMS/SCADA)仅能实现对电网的基本监测和控制功能,自动化及智能化水平较低。提出海上油田群电网一体化智能监控系统方案,在现有油田群电网EMS的基础上,结合智能电网相关标准,对电网整体进行建模,将拓扑分析、状态估计及潮流计算等基本功能整合,形成海上油田群电网基础计算平台。在计算平台基础上开发海上油田群电网智能功率控制、多维性能指标监测及动态安全评估和基于在线决策的自愈控制等高级功能,实现电网"监测-预警-优化-控制"一体化智能监控,从而保证电网安全稳定和经济高效运行。     

源网荷互动终端可中断负荷选择与接入调试方法探讨

大规模源网荷友好互动系统是全球能源互联网稳定运行的一种保护方式,而安装在大型工业企业内的网荷互动终端是这个保护的动作部件。介绍了网荷互动终端在负荷端安装接入方式,实现与用户生产负荷互动,在电网紧急状态下快速切除用户负荷。     

DMS在电力组网项目中的应用

正海上油气平台组网项目电网规模庞大,涉及多个电站及井口平台,系统运行工况复杂多变,所以电网管理的工作量相应较大。在智能电网能量管理系统(EMS)的基础上,引入的电网调度管理系统(DMS)是保障电网安全运行的重要工具,实现了电网调度的精细化管理和在线分析电网运行状态。主要介绍了DMS系统的设计基础、技术要求、实现功能及在项目中的实际应用方法。     

智能电网“源–荷”协同调度框架及实现

区别于传统发电调度,从柔性负荷响应建模、分层分级发用电协同调度和协同调度评估分析3个方面对"源–荷"协同调度系统进行详细讨论和阐述。介绍了协同调度系统的主要运行流程,设计了系统软件架构和硬件配置思路。在智能电网调控系统(D5000)上完成"源–荷"协同调度软件的研发,并在我国某省级电网得到示范应用。"源–荷"协同调度可显著提升间歇性新能源消纳能力、降低常规火电机组的日峰谷差和煤耗,并有助于降低电网调度的成本。     

电网经济运行的评估与优化

提高经济性是电网营运的核心问题,也是智能电网建设的重点内容之一。提出利用能量管理系统(EMS)或广域测量系统(WAMS)进行线网损计算,并与电能量采集表的电能量对比校核和网损对比校核,通过输电线路和变压器在线负载率计算以及网损灵敏度分析,判断电网经济运行状况,再从电网运行方式上和电网结构上优化电网运行,提高电网运行经济性。     

利用电解铝负荷保证云南电网源网荷协调的工作思路

随着云南以电解铝为代表的高载能产业发展及大规模新能源的并网,源网荷的协调发展与控制对保障电网安全稳定越来越重要。本文结合电解铝大用户接入对电网的影响以及云南电网运行特性,分析了大用户参与电网调控的必要性,并对其在源网荷协调中的作用及具备的条件进行探讨,为推进云南源网荷协调工作、保障电网与用户的运行安全提供了一定的思路。     

交通能源互联网体系架构及关键技术

在能源互联网的发展背景下,基于能源互联网的特征,针对电气化交通系统的分布及负荷特性以及存在的问题,构建了交通能源互联网。首先阐述了交通能源互联网的体系架构,通过"源–网–荷–储"系统、传感与通信网络、大数据与云计算以及应用服务平台,实现横向多源互补与纵向"源–网–荷–储"协调。其次阐述了交通能源互联网的关键技术,通过"源–荷–储"协同规划对系统进行统一的规划,通过"源–荷–储"协同运行与控制对系统实现系统功率的动态平衡,构建中压直流牵引供电系统实现可再生能源、储能电源等的即插即用,运用先进储能技术平抑发电–负荷之间的供需差异,通过多级协调式能量管理系统,对系统的能量流进行分级协调管理。最后,以成都未来交通系统发展为背景,阐述了成都市交通能源互联网的协同规划与调度。     

特约主编寄语

正随着"清洁低碳、绿色高效"能源供应体系的建立,中国特高压交直流混联大电网和清洁能源快速发展,电网、电源和负荷均处于重构中,电网重构凸显了电网一体化特征,电源重构导致系统运行不确定性显著增强,负荷重构呈现潮流双向流动特征,而电力的市场化改革则促使调度运行进入安全与经济并重的新模式,此外,网络安全、自然灾害等外部因素也给电网运行增加了风险。电力系统的结构形态和系统特性发生的重大变化,对大电网一体化控制、清洁能源全网统一消纳、源网荷储协同互动以及电力市场化运行等调控技术支撑能力提出了新要求。     

上海电网智能操作票管理系统研究

介绍了上海电网智能操作票管理系统通过完善的流程控制,实现操作票全过程管理的研究。系统与EMS、PMS、OMS、内控系统等建立接口,实现了数据共享。系统内置网络设备库,能根据操作指令的执行动态调整设备状态,可作为EMS电网设备状态的备份。通过智能开票、智能编辑、智能登记等智能化解决方案,实现了安全防误功能,能适应各种电网运行方式,实现标准操作语句的灵活维护。     

区域自治型单相/三相多微网多时间尺度递阶控制

随着微网大规模推广应用,地域上较为相近的多类相序微网可互联形成单相/三相混联多微网系统。针对脱离配电网情况下所形成的区域自治多微网,提出一种多时间尺度集散式递阶控制策略,包括秒级分散式实时控制、分钟级集中式协调和小时级动态孤岛切换。其中,分散式实时控制基于各子微网自身稳定运行裕度实现源—荷—储功率调节,平抑光伏和负荷功率波动的同时跟踪联络线功率;集中式协调考虑分散式控制的弃光切荷量以及三相不平衡度约束,基于多目标混合整数规划实现源—荷—储集中式优化进行全局功率分配;动态孤岛切换通过组合互联方案决策实现区域多微网整体资源配置最优。经仿真实例验证,所提策略可实现单相/三相多微网多时间尺度递阶控制,实现应对源—荷波动的源—荷—储协调控制,有利于多微网离网的安全高效运行。     

网荷互动用户可中断负荷选择与恢复策略研究

大规模源网荷友好互动系统通过对负荷资源的分类、分级、分区域管理,实现对用户可中断负荷的实时精准控制,避免对变电所或线路进行整体拉闸,将电网故障的社会影响降低到最低,提升大电网故障防御能力。文中提出了在电网不同运行状态和需求场景下,参与网荷互动的用户及其可中断负荷的选择、参与策略和恢复原则,从而起到一方面实现电网频率紧急控制中的负荷快速切除与恢复;另一方面,确保在紧急控制过程中重要负荷不受影响,保障电网在紧急状态下的安全运行。     

智能配用电园区综合能量管理技术研究及应用

目前国内外智能配用电园区建设面临源—网—荷—储资源协调控制难度大、缺乏一体化业务支持系统等技术难题。文章在研究智能配用电园区多源信息融合技术的基础上,提出了园区多级能源协调控制方法,建立了园区综合能量管理功能架构,设计开发了园区综合能量管理系统,实现了园区中分布式电源、配电网、多元化负荷等资源的优化利用,全面支撑了调控、运检、营销等专业的业务应用。上述方案和系统在中新天津生态城智能配用电园区获得落地应用,运行结果验证了所述园区综合能量管理技术的可行性与有效性。