中國儲能網(wǎng)訊：
一、項目背景
1.新型電力系統(tǒng)迅速發(fā)展帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)
隨著新型電力系統(tǒng)構(gòu)建逐步深入，新能源占比不斷提高，電力系統(tǒng)從以確定性可控電源為主體向隨機性不可控電源為主體轉(zhuǎn)變，尤其在分布式電源、新型儲能等進入快速發(fā)展期，傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)手段已不能適應(yīng)新型電力系統(tǒng)柔性靈活調(diào)控的需求，提升源網(wǎng)荷儲多元要素柔性協(xié)同互動能力迫在眉睫。
2.陜西電網(wǎng)現(xiàn)狀與面臨的困難
（1）陜西風(fēng)光資源分布不均，主要集中在神府、定靖、銅川渭北三大基地，新能源裝機為2297萬千瓦，三大基地通過330千伏匯集站接入容量為768萬千瓦，其余1529萬千瓦通過35kV或110kV地區(qū)網(wǎng)接入，受限于地區(qū)網(wǎng)變電設(shè)備容量、線路熱穩(wěn)極限、N-1等安全約束，形成繁多新能源消納受阻通道（見圖1）。
圖1 陜西風(fēng)光資源分布
（2）陜西各電壓等級受阻通道共計148個，涉及線路134條，主變66臺。到十四五末，集中式新能源裝機將達6250萬千瓦，受阻通道將進一步增加。
（3）陜西分布式光伏裝機705萬千瓦，2024年以來已出現(xiàn)10kV配變、線路反向重過載2698次，2026年末陜西分布式光伏并網(wǎng)將達1500萬千瓦，10kV通道受限問題將愈加嚴(yán)重。
（4）當(dāng)前受阻通道覆蓋0.4kV至750kV全電壓等級，受阻通道上下嵌套層級最高達16層，協(xié)同控制難度大。同時，隨著儲能、V2G充電樁、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等多元要素快速發(fā)展，電網(wǎng)運行的協(xié)調(diào)控制難度將進一步增大（見圖2）。
圖2 陜西電網(wǎng)受阻通道
二、主要做法
1.傳統(tǒng)多元協(xié)同互動解決方案面臨諸多難題
傳統(tǒng)思路主要是通過建設(shè)多元協(xié)同互動平臺，匯集調(diào)控云、配電自動化系統(tǒng)、負(fù)荷管理平臺等系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)統(tǒng)一管理（見圖3）。該方法存在兩個問題：一是若平臺沒有元素接入電網(wǎng)拓?fù)?，則只能解決調(diào)峰問題，無法解決通道受阻問題。二是若平臺有拓?fù)?，則需要對不同系統(tǒng)模型進行匯集、拼接，形成全網(wǎng)統(tǒng)一模型。同時需對各系統(tǒng)量測進行匯集并與模型匹配?，F(xiàn)有技術(shù)支持系統(tǒng)下，模型和數(shù)據(jù)的匯集、拼接和匹配質(zhì)量無法全方位保證；并且該技術(shù)思路涉及配網(wǎng)、營銷、數(shù)字化等多部門及其業(yè)務(wù)系統(tǒng)，需協(xié)調(diào)和解決的問題繁多，職責(zé)界面劃分復(fù)雜，管理協(xié)調(diào)工作量大。
圖3 傳統(tǒng)方案與陜西方案對比
2.陜西解決方案
陜西以電網(wǎng)運行安全和新能源消納為目標(biāo)，結(jié)合自身網(wǎng)架特性，提出多層級、多要素的全電壓等級源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制方案。方案基于現(xiàn)有省地配三級控制系統(tǒng)及配變智能終端（見圖4），針對邊界設(shè)備構(gòu)建虛擬發(fā)電機，擴展虛擬發(fā)電機、儲能、充電樁、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等多元要素屬性，通過控制系統(tǒng)對實時數(shù)據(jù)分層分類自下至上逐級聚合計算并上送，控制指令由上而下逐級分解校核并下發(fā)。具有不拼接模型、工作量小、信息交互少、不新建系統(tǒng)、落地時間短、可行性強等優(yōu)點。
圖4 總體邏輯示意圖
三、項目核心競爭力及創(chuàng)新點
本項目充分利用現(xiàn)有省地配三級控制系統(tǒng)及智能終端建設(shè)成效，各層級系統(tǒng)間利用邊界設(shè)備構(gòu)建虛擬發(fā)電機，并擴展虛擬發(fā)電機儲能、充電樁、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等多元要素功率屬性，完成實時數(shù)據(jù)分層分類逐級向上聚合計算，控制指令按照實時拓?fù)洹討B(tài)數(shù)據(jù)及設(shè)備實時狀態(tài)生成并分解下發(fā)，各級系統(tǒng)負(fù)責(zé)本級調(diào)管范圍內(nèi)電網(wǎng)設(shè)備運行安全校核?？傮w架構(gòu)見圖5。
圖5 總體架構(gòu)圖
本項目核心競爭力及創(chuàng)新點包括但不限于以下4個方面：
（一）光伏、儲能、充電樁、可調(diào)節(jié)負(fù)荷抽象為虛擬機組功率屬性，降低多元要素控制難度，適應(yīng)新要素擴展接入。
（二）基于各級在運監(jiān)控系統(tǒng)實時狀態(tài)潮流，進行聚合計算及指令分解,精確反映實時電氣位置和發(fā)用電狀態(tài),控制指令能夠精準(zhǔn)施控。
（三）以虛擬發(fā)電機作為邊界設(shè)備,無需模型拼接、信息交互少,無需新建系統(tǒng)、落地時間短、可行性強。
（四）系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)安全自治，系統(tǒng)間協(xié)調(diào)控制，保證電網(wǎng)設(shè)備不過載，實現(xiàn)新能源最大化消納。
四、應(yīng)用成效
1.有效保障電網(wǎng)安全
2024年5月11日，陜西全網(wǎng)負(fù)荷2577萬千瓦，新能源出力1585萬千瓦，新能源出力占負(fù)荷比例61.5%，創(chuàng)歷史新高。本項目通過多元協(xié)同互動有效避免了141個新能源送出通道受限、124條線路、59臺主變重載問題，切實保障了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。
2.推動國家“雙碳”戰(zhàn)略加速落地
2024年累計減少新能源棄電量2.85億千瓦時，等量減控標(biāo)煤11.4萬噸、減排二氧化碳28.4萬噸。
3.大大降低公司經(jīng)營成本
2024年通過多元協(xié)同互動功能應(yīng)用，調(diào)動充電樁、儲能、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等手段進行削峰填谷，有效避免了設(shè)備重過載情況。通過對2023年尖峰負(fù)荷時段重過載輸變電設(shè)備進行分析統(tǒng)計，預(yù)估以上措施減少電網(wǎng)尖峰負(fù)荷投資約2.3億元。
3.取得成果及榮譽
本項目應(yīng)用成果已授權(quán)國家發(fā)明專利一項、榮獲陜西公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型優(yōu)秀成果及陜西公司科技創(chuàng)新優(yōu)秀成果。
五、下一步工作
加快配電網(wǎng)多元主體柔性控制能力建設(shè)。
優(yōu)化新型電力系統(tǒng)多元要素協(xié)同控制策略。
推動省地配協(xié)同控制功能在全省推廣應(yīng)用。
