中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：
一、項(xiàng)目背景
1.新型電力系統(tǒng)迅速發(fā)展帶來(lái)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(jī)性不可控電源為主體轉(zhuǎn)變，尤其在分布式電源、新型儲(chǔ)能等進(jìn)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(chǔ)多元要素柔性協(xié)同互動(dòng)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(jī)為2297萬(wàn)千瓦，三大基地通過(guò)330千伏匯集站接入容量為768萬(wàn)千瓦，其余1529萬(wàn)千瓦通過(guò)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(jiàn)圖1）。
圖1 陜西風(fēng)光資源分布
（2）陜西各電壓等級(jí)受阻通道共計(jì)148個(gè)，涉及線路134條，主變66臺(tái)。到十四五末，集中式新能源裝機(jī)將達(dá)6250萬(wàn)千瓦，受阻通道將進(jìn)一步增加。
（3）陜西分布式光伏裝機(jī)705萬(wàn)千瓦，2024年以來(lái)已出現(xiàn)10kV配變、線路反向重過(guò)載2698次，2026年末陜西分布式光伏并網(wǎng)將達(dá)1500萬(wàn)千瓦，10kV通道受限問(wèn)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(jí)，受阻通道上下嵌套層級(jí)最高達(dá)16層，協(xié)同控制難度大。同時(shí)，隨著儲(chǔ)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(yùn)行的協(xié)調(diào)控制難度將進(jìn)一步增大（見(jiàn)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(dòng)解決方案面臨諸多難題
傳統(tǒng)思路主要是通過(guò)建設(shè)多元協(xié)同互動(dòng)平臺(tái)，匯集調(diào)控云、配電自動(dòng)化系統(tǒng)、負(fù)荷管理平臺(tái)等系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理（見(jiàn)圖3）。該方法存在兩個(gè)問(wèn)題：一是若平臺(tái)沒(méi)有元素接入電網(wǎng)拓?fù)?，則只能解決調(diào)峰問(wèn)題，無(wú)法解決通道受阻問(wèn)題。二是若平臺(tái)有拓?fù)洌瑒t需要對(duì)不同系統(tǒng)模型進(jìn)行匯集、拼接，形成全網(wǎng)統(tǒng)一模型。同時(shí)需對(duì)各系統(tǒng)量測(cè)進(jìn)行匯集并與模型匹配。現(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(wú)法全方位保證；并且該技術(shù)思路涉及配網(wǎng)、營(yíng)銷、數(shù)字化等多部門(mén)及其業(yè)務(wù)系統(tǒng)，需協(xié)調(diào)和解決的問(wèn)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(duì)比
2.陜西解決方案
陜西以電網(wǎng)運(yùn)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(jí)、多要素的全電壓等級(jí)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同控制方案。方案基于現(xiàn)有省地配三級(jí)控制系統(tǒng)及配變智能終端（見(jiàn)圖4），針對(duì)邊界設(shè)備構(gòu)建虛擬發(fā)電機(jī)，擴(kuò)展虛擬發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)能、充電樁、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等多元要素屬性，通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分層分類自下至上逐級(jí)聚合計(jì)算并上送，控制指令由上而下逐級(jí)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(shí)間短、可行性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
圖4 總體邏輯示意圖
三、項(xiàng)目核心競(jìng)爭(zhēng)力及創(chuàng)新點(diǎn)
本項(xiàng)目充分利用現(xiàn)有省地配三級(jí)控制系統(tǒng)及智能終端建設(shè)成效，各層級(jí)系統(tǒng)間利用邊界設(shè)備構(gòu)建虛擬發(fā)電機(jī)，并擴(kuò)展虛擬發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能、充電樁、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等多元要素功率屬性，完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分層分類逐級(jí)向上聚合計(jì)算，控制指令按照實(shí)時(shí)拓?fù)?、?dòng)態(tài)數(shù)據(jù)及設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)生成并分解下發(fā)，各級(jí)系統(tǒng)負(fù)責(zé)本級(jí)調(diào)管范圍內(nèi)電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行安全校核?？傮w架構(gòu)見(jiàn)圖5。
圖5 總體架構(gòu)圖
本項(xiàng)目核心競(jìng)爭(zhēng)力及創(chuàng)新點(diǎn)包括但不限于以下4個(gè)方面：
（一）光伏、儲(chǔ)能、充電樁、可調(diào)節(jié)負(fù)荷抽象為虛擬機(jī)組功率屬性，降低多元要素控制難度，適應(yīng)新要素?cái)U(kuò)展接入。
（二）基于各級(jí)在運(yùn)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)狀態(tài)潮流，進(jìn)行聚合計(jì)算及指令分解,精確反映實(shí)時(shí)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(jī)作為邊界設(shè)備,無(wú)需模型拼接、信息交互少,無(wú)需新建系統(tǒng)、落地時(shí)間短、可行性強(qiáng)。
（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(guò)載，實(shí)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(wàn)千瓦，新能源出力1585萬(wàn)千瓦，新能源出力占負(fù)荷比例61.5%，創(chuàng)歷史新高。本項(xiàng)目通過(guò)多元協(xié)同互動(dòng)有效避免了141個(gè)新能源送出通道受限、124條線路、59臺(tái)主變重載問(wèn)題，切實(shí)保障了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
2.推動(dòng)國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略加速落地
2024年累計(jì)減少新能源棄電量2.85億千瓦時(shí)，等量減控標(biāo)煤11.4萬(wàn)噸、減排二氧化碳28.4萬(wàn)噸。
3.大大降低公司經(jīng)營(yíng)成本
2024年通過(guò)多元協(xié)同互動(dòng)功能應(yīng)用，調(diào)動(dòng)充電樁、儲(chǔ)能、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等手段進(jìn)行削峰填谷，有效避免了設(shè)備重過(guò)載情況。通過(guò)對(duì)2023年尖峰負(fù)荷時(shí)段重過(guò)載輸變電設(shè)備進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，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(yù)
本項(xiàng)目應(yīng)用成果已授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利一項(xiàng)、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(dòng)省地配協(xié)同控制功能在全省推廣應(yīng)用。
