新能源电力系统优化控制技术与方法研究

于宝胜 李潇潇 田巍

（1.辽宁太阳能研究应用有限公司 辽宁沈阳 110000；2.辽宁能源投资（集团）有限责任公司新能源发展部 辽宁沈阳 110000）

就传统电力系统而言，能源供给大部分是来自于煤炭以及石油等能源，这些能源虽然可以在一定程度上满足系统正常运转，然而却是一次性能源，长期使用会给电力发展带来较大压力，并且还会加剧我国能源紧张度。目前，国家科技水平日益提升，电力行业主力军发生了较大变化，新能源电力系统发挥的重要价值凸显出来，从而使可再生能源对一次能源进行了替代，并被广泛运用到日常生产生活中。从某种程度上讲，新能源系统的优势之处在于能够提升能量转换速度，进而促进能量利用率的不断提升。然而，新能源系统缺点则在于稳定性不够，要求相关工作人员积极探索，早日打破困境。

1 新能源电力系统概念

从能量来源上进行分析，一次能源在传统电力系统中的应用是最广的，主要包括煤炭、石油以及天然气等。然而，随着近几年科技迅猛发展，传统能源系统已经逐渐被取代，新能源电力系统得到了广泛推广。就传统电力系统优势而言，主要是模式稳定、存储条件好、能够双侧调控电力系统；对于可再生资源类型的电力系统来说，存储非常难，确定性以及可调控性都相对较低［1］。所以说，为了更好地改善可再生能源在调控上的困境，新能源电力系统应用被提升日程。

2 新能源电力系统特点

首先，新能源电力系统具有相对较高的普及率，且资源是能够再生的。从新能源应用区域上进行分析，常见的包括新疆以及甘肃等，由于这些省份是相邻的，故能够消除长距离传输带来的不足，具有节省成本以及增强可再生资源利用率的优势。

其次，能够实现多能源在横向供给方面的相辅相成。具体来说，供应主要是指借助太阳能以及风能等能源在科学技术辅助下进行发电，增强电力资源的安全性以及稳定性，而且这些能源是环保的，可以为我国环保事业作贡献［2］。需求一般情况下是指可以满足用户个性化需求，借助电力系统先进技术，用户能够准确详细地了解系统运行情况以及自己的实际用电量，有助于用户及时调整用电方式，更好地节省用电成本。

3 新能源电力系统优化控制技术

新能源电力系统控制技术可以借助结构运行，增强电力系统的稳定性，实现新能源电力系统的顺利安全运行。现阶段，创新新能源电力系统应用技术以及完善相关配套机制是非常必要的，有助于增强系统可调控性以及安全性，还能够强化技术应用的信息化管理，提升控制技术的自动化水平。

3.1 电网响应技术

新能源电力的一个明显缺点就是电网容易振动，从而导致电网大量输送电力非常困难。基于此，电网响应技术被研发出来，并在短时间得到了广泛应用。目前，高低电压方式与不对称穿越方式的应用在一定程度上改变系统奔向情况，进而出现了电网惯性。为了构建新型电网机构模式，要求工作人员依据新能源建设实际，综合考虑地理位置等因素，借助先进输送方式，确保各地区电力系统可以相通，促使跨区域电力交易成为可能［3］。此外，相关系统也应该得到不断完善，从而更好地发展先进输电方式与电网结构，增强电网安全防御水平，充分发挥其控制功能。

3.2 电源响应技术

电源响应技术主要是指大力引进国外先进发电技术及电力输送技术，实现新能源应用率的提升，从根本上增强发电效率。在积极推进电网开放以及公平接入系统的基础上，新能源系统还应该完善清理能源补偿管理机制，保障清洁能源可以在电力系统中得到长期利用，更好地发挥积极作用。

3.3 负荷响应技术

负荷响应技术的研发应用背景是新能源电力系统抗干扰能力相对较弱，而且如果外界干扰非常严重，则电力系统安全水平会大大下降，最终阻碍系统功能发挥，所以说，承受高峰能力是考验系统质量的重要因素。与此同时，工作人员应清楚认识到发电设备集中布局带来的优势条件，更好地利用距离发挥较大价值［4］。为了将动力设备与生理组织有效承担协同电力额定，必须要健全供需协同机制，强调智能调控管理，大力研发各种数据分析技术以及处理技术，从而更好地适应双侧供应互补局面。

3.4 广义模型以及方法集成技术

从某种程度上讲，新能源电力系统建模复杂性相对较高，必须要积极拓展普遍建模办法以及相关的建模算法，有效满足系统应用需求。基于此，广义模型和算法集成技术被广泛应用到系统工作中。具体来说，借助识别推理办法，可以顺利建立模型数据库以及知识库，通过专家系统，能够准确判断识别系统模型情况，满足控制算法所需的严格要求，大量有价值的数学模型能够从模型库中获得，还能不断拓展［5］。在识别映射办法的辅助下，可以综合应用图像识别技术分析现存数学模型以及计算方法，从而及时了解电力系统需求具体满足实情，更好地创建大系统模型以及新能源模型两者的对应性关系。借助推理映射方法，能够实现非线性映射以及知识推理的结合，建立新型学习模型，促进电力系统的更好发展。

3.5 大数据技术在新能源电力系统中的应用

现阶段，大数据技术与传统数据库相比，前者的数据获取、数据存储以及数据管理能力都高于后者，且具有数据流通快以及价值密度低等特点。将大数据技术有效应用到新能源电力系统中，能够有效控制协调包括物质流以及能量流等在内的海量信息。与此同时，借助大数据可以增强信息传输的稳定性以及流畅性，促使信息传输更加灵活。此外，大数据技术能够发挥信息存储以及加密信息读取等功能，实用性是非常强的。总而言之，在大数据技术支持下的新能源电力系统可以更好地运行。

3.6 云端智能综合控制技术

实际上，大型系统数据往往具有来源复杂的特点，而且控制关系也比较乱。因此，增强系统控制效率以及不断改进实施效果逐渐发展为电力系统管理人员的重要研究课题。随着云技术在各个领域的不断应用，新能源电力系统也不例外。目前，云端智能综合控制技术已经得到了有效推广应用，不仅可以在保证数据自由下载使用的前提下，提升信息互通性，而且还可以借助系统规划运行增强协调程度［6］。此外，电力系统借助云端综合控制技术，能够增强自身的智能管理水平，更好地节省系统资源。

4 新能源电力系统优化控制方法

4.1 多源互补型控制方法

目前，新能源具有形式多样的特点，常见的有太阳能、地热能以及风能等，然而因形式存在差异，则发电优缺点也有所不同。与此同时，可再生能源不稳定性是显而易见的，这样势必会影响发电效果，如果要对电力系统进行优化控制，就应采取有效方式来弥补不足，比如，可以借助多能互补方式解决。实际上工作中，应将发电主力设置为可再生能源，并且发挥不可再生能源的辅助作用，增强系统稳定性，在有效协调两者关系的基础上，满足社会层面的发电需求。在传统能源充分利用的过程中，煤炭资源以及水资源等的优势，能够弥补功率输出缺乏稳定性的问题，构建多种能源协调发展以及相互补充的机制，促使系统长期处于平衡状态下［7］。从多源互补控制的方式入手，尽管不会完全应用可再生资源，然而能源消耗还是可以达到降低目的的，既能够节约国家资源，又可以降低环境污染水平。就我国能源发展实际情况而言，能够有效存储的资源非常少，再加上煤炭资源虽然储量大，但人口基数大，利用率低，促进燃煤能源利用水平的提升将是必然趋势。假设多源互补控制能够得到大范围应用，则能源消耗会有效降低，进而减缓煤炭储存不断减少的速度，为新能源技术研发赢得宝贵时间，所具有的现实意义是非常大的。

4.2 友好型控制方法

传统生产功率相对来说稳定性较差，而采用友好型控制方法能增强功率输出稳定水平，其供电电压也相对较高。从友好型控制定义上进行分析，主要是对历史数据以及天文预测数据等进行解读，发挥先进科学技术的作用，尽快分析以及寻找可控手段，正确预测发电功率。从某种程度上讲，新能源预测已经发展为控制方法的关键组成部分之一。就电力系统分析以及预测而言，主要是结合功率水平和其他有效方法控制。现阶段，功率包括3 个级别，即天、小时及分钟。结合电力发展趋势，现发电量预测优化控制是未来发展大趋势，科学控制方法发挥着重要作用。借助友好型控制，可以在一定程度上缓解调峰压力。所以说，为了更好地实现新能源健康可持续发展，人们必须要仔细考量，对友好型控制方法进行不断完善。随着新能源的推陈出新，其未来应用应该与其他资源协调使用，促使各项资源有效互补，共同发挥作用。此外，新能源应用优势要高于传统能源，借助友好型控制，能够增强电力输出的稳定性以及高效性。由于各种新能源优劣势存在差异，工作人员应当充分发挥优势，在优势互补的前提下，增强新能源在整个电力系统的规范应用。

4.3 大系统多递阶控制

从专业角度出发，新能源电力系统中采用大系统技术复杂性更强，主要内容也更为充实以及丰富。一般情况下，新能源电力系统在调度环节，需要借助大系统理论优化控制方法。在最底层子系统的帮助下，优化长程协调器，然后借助协调器，坚持从上到下的原则进行科学控制，并且要重视整个控制过程所具有的稳定性以及经济性。实际工作中，广义模型需要发挥系统基础单元作用，更好地为大系统分析提供保证，实现单一领域模型的广义化转变，构建可以实施多领域控制的专业模型。现阶段，大系统分析能够为综合处理提供重要支持，要求科学分析系统结构以及性能，明确基本构架以及控制模块两者的友好关系。从某种程度上讲，大系统综合根本条件在于发挥大系统分析以及广义模型的作用，优化更新系统规划调控方式，拓展控制技术算法。

4.4 双侧资源型控制方法

我国各企业以及各行业间具有非常激烈的竞争。将电力生产与其他生产进行比较，前者具有能耗低以及污染小的特点，能够通过降低生产成本，有效增强竞争力。所以说，各行业用电量也在呈现快速增长的趋势。也就是说，社会发展在电能需求上已经与过去不一样了，需求是持续剧增的。因此，随着电力需求形势的日益严峻，采用单侧资源控制手段是不能够充分满足实际需求的，这就需要积极探索新型控制手段，从而使双侧资源型控制得到有效推广。具体来说，双侧资源型控制可以实现双随机波动，从而对电力系统发展中的社会配置资源进行合理化控制，确保满足供需的基础上，大大增强系统稳定性，从根本上提升系统综合利用水平，在一定程度上实现新能源在电力系统中的科学应用。

4.5 分布式微电网控制

微电网属于小型发电以及配电系统，就微电网应用目的上进行分析，具有双重性的特点。首先是能够加快分布式电源实际应用进程；其次是因分布式电源具有非常丰富的形式，且数量也比较大，则并网难是比较常见的问题，借助微电网技术，可以在一定程度上促使该问题得到科学解决。在实际工作中，基于微电网的分布式电源任务相对艰巨，且不同类型存在的差异也非常大，从而导致电压等级差异辨析更加困难，甚至对于一部分工作人员来说是不能够进行清楚区分的。也就是说，微电网控制工作具有非常大的难度系数。从某种程度上讲，对微电网进行整体控制必须要从分布式电源控制以及储能装置控制等入手，增强各个设备以及不同环节的有序发展，并实现其自主运行。就微电网控制关键环节而言，主要是并网的推动，并有效促进孤岛双模式的推广运行，在保证两种模式平滑切换的基础上提升工作效率，从根本上实现新能源电力系统的科学运行。

5 结语

总而言之，随着现代社会的进步发展，我国电力系统未来发展目标将会发生改变，也就是说，更重视新能源电力系统技术发展以及控制方法优化，从而实现电力系统在实际工作过程中的自由使用，最大限度缓解科技进步以及环境资源两者的矛盾，将更多先进技术全方位应用到实际电力系统工作中，在向着世界发展方向迈进的同时，真正改变人们的生活，为人们的日常生产生活带来极大便利。但是，面临国家电力系统技术研发还不够成熟的困境，国家必须要重视研发投入，并充分调动专业人才投入其中，大力研发新技术，并积极探索新的控制优化方法，从根本上弥补新能源应用的不足，在优势互补的基础上缩短新能源在整个电力系统中的推广时间，提升电力系统工作效率。