中國儲能網訊：隨著新能源的大規(guī)模開發(fā)和跨區(qū)電網建設的穩(wěn)步推進，電網調度控制作為電網運行的指揮中樞，面臨跨區(qū)互聯(lián)電網電氣聯(lián)系增強、運行特性日趨復雜、不確定性凸顯等挑戰(zhàn)。現(xiàn)有調度控制系統(tǒng)的自動化和智能化水平亟待提升。中國電力科學研究院有限公司以提升正常運行工況下大電網調控智能化水平為出發(fā)點，研發(fā)大電網自適應巡航調度技術，橫向上將電網調度控制的感知、評估、決策和控制等功能靈活組合、智能聯(lián)動，縱向上以任務為導向實現(xiàn)多級調度的協(xié)同控制。
什么是大電網自適應巡航調度
巡航是航空領域的技術術語，近年來被引入到汽車領域。帶有自適應巡航功能的汽車在無需人工干預的情況下能夠自動作出減速、剎車、方向校正等決策。大電網自適應巡航調度，是指在電網正常運行工況下統(tǒng)籌全網可調可控資源，采用統(tǒng)一決策、分散控制的多級調度協(xié)同控制模式，確定調度目標，自動執(zhí)行電網實時平衡控制和安全自校正控制，自主控制頻率、電壓、潮流。大電網自適應巡航調度是新一代調度自動化系統(tǒng)的核心功能場景，包括態(tài)勢感知、控制決策和自動控制等功能模塊。
態(tài)勢感知功能模塊可以采集與評估電網運行狀態(tài)，是電網自適應巡航調度的“雷達傳感器”，主要用來獲取電網的多維運行數據并實時評估電網運行狀態(tài)。多維運行數據包括電網模型、電網運行狀態(tài)、負荷及新能源出力預測等數據。實時評估則從安全高效和清潔低碳等方面評價電網運行狀況，快速發(fā)現(xiàn)各類運行風險，了解清潔能源消納趨勢，指導后續(xù)運行策略的優(yōu)化調整。實時評估的準確性關系到電網自適應巡航調度的效果。
控制決策功能模塊包括巡航適應性判斷和運行狀態(tài)自適應校正兩個功能，是電網自適應巡航調度的“決策大腦”。巡航適應性判斷用來判斷電網當前是否適合執(zhí)行“自適應巡航”功能，在正常運行工況下按照既定規(guī)則執(zhí)行電網調度穩(wěn)態(tài)自適應巡航，當電網發(fā)生系統(tǒng)級告警、存在暫態(tài)/動態(tài)穩(wěn)定問題或者人工設置停止時退出自適應巡航功能。電網運行狀態(tài)自適應校正包括靜態(tài)安全在線決策、多級實時計劃聯(lián)動決策、全網有功頻率協(xié)同決策和樞紐節(jié)點無功電壓優(yōu)化等核心功能。
自動控制功能模塊可將控制決策功能模塊生成的調控目標和策略下發(fā)給各級調度監(jiān)控系統(tǒng)，是電網自適應巡航調度的“控制系統(tǒng)”，也是具體控制執(zhí)行模塊。該模塊通過部署在監(jiān)控系統(tǒng)的有功頻率控制、無功電壓控制等自動控制軟件實現(xiàn)控制目標、策略的進一步分析和優(yōu)化，最終實現(xiàn)對電網的閉環(huán)控制。
實現(xiàn)多項關鍵技術創(chuàng)新
為適應電網安全高效、清潔低碳的發(fā)展需要，國家電網有限公司組織中國電科院、南瑞集團、區(qū)域電力調控分中心和省級電力調控中心，在2017年啟動國家重點研發(fā)計劃項目“大電網智能調度與安全預警關鍵技術研究及應用”，研發(fā)新一代調度自動化系統(tǒng)，以實現(xiàn)正常運行工況下電網自適應巡航調度、全局風險協(xié)同防控和復雜故障協(xié)同處置。其中，在正常運行工況下大電網自適應巡航調度方面，項目實現(xiàn)了多級調度計劃聯(lián)動決策、源荷協(xié)同有功頻率決策和控制、自動無功電壓控制等關鍵技術創(chuàng)新。
●多級調度計劃聯(lián)動決策
多級調度計劃聯(lián)動決策是指一級分析決策中心（目前部署在國調中心、區(qū)域電力調控分中心）和二級分析決策中心（目前部署在省級電力調控中心）聯(lián)動編制調度計劃，一級分析決策中心考慮全網運行情況，自動開展聯(lián)絡線統(tǒng)一優(yōu)化計算，并將聯(lián)絡線優(yōu)化計算結果送入省級電網的二級分析決策中心；二級分析決策中心編制兼顧安全、經濟、節(jié)能、環(huán)保的機組實時出力計劃或負荷調整計劃。各級調度計劃的調度目標可以選取調度成本、社會效益、節(jié)能環(huán)保等其中之一作為單目標，也可以將上述目標通過權重結合起來形成多目標調度。
由于電力系統(tǒng)實際運行時可能存在偏離既定目標的情況，多級調度計劃聯(lián)動決策技術基于實時評估指標和電網需求調整權重，能夠自動修正和調整實時計劃的調度目標，實現(xiàn)大電網自適應巡航的“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)電網發(fā)生頻率或跨區(qū)聯(lián)絡線功率擾動事件時，一級分析決策中心應用區(qū)域控制偏差功能，根據全網調頻資源分布、調頻需求和電網潮流約束，制訂全網最優(yōu)調頻響應或功率調整決策，并利用動態(tài)區(qū)域控制偏差（動態(tài)ACE）等多級聯(lián)動的交互手段快速調整需求；各級調度監(jiān)控系統(tǒng)挖掘源網荷儲各類調度對象的調頻能力，開展有功頻率協(xié)調控制。
源荷協(xié)同有功頻率控制功能是在原有的自動發(fā)電控制（AGC）功能基礎之上，基于控制決策模塊的優(yōu)化決策結果對電網實施有功平衡的超前控制、輸電斷面安全預防和校正控制。該功能可利用控制區(qū)內常規(guī)發(fā)電、清潔能源發(fā)電、儲能、可控負荷和虛擬電廠等新型調節(jié)資源，執(zhí)行控制目標的優(yōu)化分配和資源優(yōu)化調用。
●自動無功電壓控制
自動無功電壓控制基于分析決策中心的全網優(yōu)化決策結果，考慮電壓穩(wěn)定分析評估和動態(tài)無功儲備評估約束，以調整代價最小為目標，優(yōu)先對控制區(qū)域內越限電壓進行校正控制；根據當前電壓、無功與分析決策目標之間的偏差，計算控制區(qū)內各無功資源調節(jié)量并對廠站側下發(fā)控制指令，實現(xiàn)全網優(yōu)化決策目標的跟蹤執(zhí)行。
提高大電網調度控制智能化水平
大電網自適應巡航調度試點應用后，實現(xiàn)了無人工干預的頻率、電壓、潮流的自主控制。
以靜態(tài)安全問題為例，傳統(tǒng)處理模式是調度員在監(jiān)盤時發(fā)現(xiàn)斷面重載或越限，人工啟動狀態(tài)估計、靈敏度分析、安全約束調度等應用。這些應用功能分散，自動化和智能化水平不足，需要調度員隨時監(jiān)盤、多次操作。如果需要調用多級調度資源調節(jié)重載斷面，調度員還要進行多級之間的協(xié)調溝通。應用自適應巡航調度技術后，感知、評估、決策和控制等功能可靈活組合、一鍵智能聯(lián)動，使得調度員的工作量減少、大電網調度控制的智能化水平提高。
目前，大電網自適應巡航調度結合新一代調度自動化系統(tǒng)已在華東及江蘇、寧夏等區(qū)域和省級電網實現(xiàn)試點應用，后續(xù)將隨著新一代調度自動化系統(tǒng)的全面推廣在更大范圍應用。
（作者單位：中國電力科學研究院有限公司）
