考虑高载能负荷的分布式电源并网电力系统调度自动化控制方法

马 曦，张静杨，牛 聪

（国网西咸新区供电公司，陕西 西咸新区 712000）

0 引 言

随着电力行业的现代化发展，数字化技术、现代化技术被应用到行业建设中，在此过程中考虑到计算机技术可以高效、精确地处理海量的数据，而且还可以方便地利用网络通信来传递指令和相关数据。因此，电力系统调度自动化控制技术的应用可以起到提高电网工作效率的作用[1]。按照此种方式，进行电力系统运行管理，可以在电网运行中及时感知其安全隐患，降低由于人的操纵而造成的电力输电异常现象，有效改善电力系统的运行品质，提高电力系统的可靠性，延长其使用寿命。在上述内容的基础上，要确保电网的安全运行，提高电网的运行效率，就必须实现电网的整体协调。利用自动化控制技术，使电力系统调度工作的实施变得更加科学、合理，通过此种方式便可以切实保障电网供电质量，确保电网的安全运行。为了对电力系统进行合理的调度控制，必须根据系统中各子系统、所有电力设备的运行状况、技术指标等数据信息，采用自动化控制技术，准确、全面地获取各类信息与数据，并以此为依据，及时向终端技术人员反馈，为调度决策等相关工作的实施提供可靠参考依据[2]。但目前，我国相关电力系统调度自动化控制的研究仍局限在理论层面，要实现相关工作的推广，本文将在此次研究中开展考虑高载能负荷的分布式电源并网电力系统调度自动化控制方法的设计研究，为末端用户用电提供更加优质的服务。

1 考虑高载能负荷建立分布式并网电力系统电源模型

为实现对电力系统调度的自动化控制，开展相关研究前，应在考虑高载能负荷的条件下，建立分布式并网电力系统的电源模型[3]。根据高载能负荷电网的恒功率因数运行方式进行电网中双馈机无功功率的平衡，假定分布式电源的定子侧功率因数保持不变，则电源定子绕组有功功率与无功功率之间的关系为

式中：Qs为电源定子绕组的有功功率；Ps为电源定子绕组的无功功率；φ为功率因数。在考虑发电机输出电压恒定的条件下，建立分布式并网电力系统的电源模型为

式中：Zi为分布式并网电力系统中第i条支路的电源模型；M为自阻抗；T为系统输出的恒定电压。按照上述方式，完成分布式并网电力系统电源模型的构建。

2 设计系统调度控制目标函数

在上述设计内容的基础上，应明确分布式电源并网电力系统中的机组通过电子接口相连，即低压线路可以直接接入智能电网[4]。控制过程中，为降低对电能资源的浪费，提高对新能源的利用率，提升电力系统的消纳能力，在兼顾调度公平性的前提下，将最小弃风作为控制目标，建立目标函数为

式中：f为最小弃风作为控制目标函数的表达式；W为权重系数；Δp为最小弃风优化调整量；Ω为分布式电源并网电力系统的支路数量；r为电厂容量。按照上述方式，完成目标函数的构建。

3 电力系统调度安全约束与最小弃风控制

为确保构建的目标函数可以在实际应用中发挥预期效果，对电力系统调度过程中的Δp进行安全约束[5]。约束条件为

式中：p为调度过程中电力系统的最小弃风量；E为变量更新速度。自动化调度过程中，先将最小弃风量作为依据，进行电能的调度，逐步增加电能调度量，通过此种方式降低调度控制中对能源的浪费，从而实现对电力系统调度的安全约束与最小弃风控制，完成考虑高载能负荷的分布式电源并网电力系统调度自动化控制方法设计。

4 实例应用分析

上文从3 个方面完成了考虑高载能负荷的分布式电源并网电力系统调度自动化控制方法的设计，为实现对控制方法在实际应用中效果的检验，将以某地区大型分布式发电站为例，在将其作为试点的基础上，按照本文方法提出的步骤进行分布式电源并网电力系统调度的自动化控制。为确保相关工作的实施达到预期效果，调度前，对试点单位的电网与关键节点构成进行分析，相关内容如图1 所示。

图1 分布式发电站关键节点构成

掌握分布式电源并网电力系统的基本结构后，设定电力系统中分布式电源的技术参数，相关内容如表1 所示。

按照上述方式，完成本次实验的准备工作，在此基础上，使用本文设计的方法进行电源并网电力系统调度的自动化控制。控制过程中，根据关键输电节点的构成，从考虑高载能负荷角度出发，建立分布式并网电力系统电源模型。根据电力系统运行与末端的控制需求，设计分布式电源并网电力系统调度控制目标函数，为确保设计的目标函数发挥预期效果，对函数进行安全约束。最后，通过对电力系统调度过程中的弃风控制，完成本文方法在电力系统中的应用。

将自动化控制前后电力系统输电中配电节点的消纳能力作为评价本文设计方法可靠性的关键指标。其中，消纳能力主要是指分布式电源并网电力系统在发电后，将未完全使用电能调度到需求负荷节点的能力。电力系统节点消纳能力的计算公式为

式中：P为电力系统节点消纳能力；L为输电距离；K为电网最小负荷值；S为电力系统输电过程中的网损值；r为电力负荷储备量。对计算结果P进行量化，定义P的取值为0 ～10，其值越接近于10，说明电力系统的消纳能力越强，即分布式电源并网电力系统调度自动化控制效果越好；反之，其值越接近于0，说明电力系统的消纳能力越弱，即分布式电源并网电力系统调度自动化控制效果越差。按照上述标准，进行电力系统调度的自动化控制，对连续节点在控制前与控制后的消纳能力计算结果进行统计，相关内容如表2 所示。

表2 连续节点在控制前与控制后的消纳能力计算结果

从表2 所示的实验结果可以看出，连续节点在控制前的消纳能力为5 ～7，连续节点控制后的消纳能力＞9。由此，得到如下实验结论：本文设计的考虑高载能负荷的分布式电源并网电力系统调度自动化控制方法的实际应用效果良好，按照该方法进行电力系统调度的自动化控制可以有效提高连续节点的消纳能力，通过此种方式提高对电网中分布式能源的利用率，发挥电力系统在区域供电服务中的更高价值与效能。

5 结 论

分布式电源并网电力系统调度自动化控制技术可以全程监控电网运行的状态，通过对输电节点状态的感知、分析与评估，为保障电网的安全运行提供技术层面的保障。因此，相关部门有必要结合产业发展的实际需求，加大对此方面内容研究的投入，并将其运用到更广泛的领域中，以此全面提升电力行业的现代化与工业化发展能力。通过对电网调度的控制，可以提高电网调度工作的效率，为落实此项工作，助力电力行业的发展，本文在此次研究中通过建立分布式并网电力系统电源模型、设计分布式电源并网电力系统调度控制目标函数、电力系统调度安全约束与最小弃风控制，完成了考虑高载能负荷的分布式电源并网电力系统调度自动化控制方法的设计研究。完成设计后，该方法通过实验证明了可以有效提高连续节点的消纳能力，因此在后续的工作中，根据行业发展的具体需求，加大对本文方法的推广使用，推动我国电力行业的规范化建设与持续化发展。