新能源电力系统控制与优化措施分析

新能源电力系统控制与优化措施分析

摘要：随着传统能源枯竭问题和环境恶化日益严重，大规模可再生能源并网

将成为未来电力系统的发展方向．但是，风电、光伏等可再生能源的可控性较差，其时空分布特性和不确定性给电网的安全经济运行带来了极大挑战．灵活性指标

能够将电力系统经济可靠地应对源荷波动、故障等不确定事件的能力量化．因此，开展灵活性专项规划对提高可再生能源消纳率，增强高比例可再生能源电力系统

运行的可靠性具有重要意义．

关键词：新能源；电力系统；控制与优化；措施分析

引言

随着全球气候问题日益凸显，世界主要国家积极推进碳中和。加快发展非化

石能源，尤其是风电、太阳能发电等新能源，是推动能源低碳转型的关键。2021

年3月，中央财经委员会第九次会议提出构建以新能源为主体的新型电力系统。

新型电力系统中电源结构、用电结构和系统生态将发生深刻变化，仅依靠电源侧

的调节能力已经难以保障新型电力系统的电力可靠供应和安全稳定运行，并且成

本高昂。相比之下，需求侧的解决方案则通常规模较小，且选择更加多元化，推

动电力系统由“源随荷动”向“源荷互动”转变，充分发挥需求侧资源在以新能

源为主体的新型电力系统中的作用十分迫切和必要。

1新能源电力系统的主要特点

新能源电力系统的主要特点包括：第一，普及率高，资源可再生。目前，我

国新能源主要应用于新疆、甘肃等地区。就地理位置而言，这是2个相邻的省份，这消除了长距离电网传输的弊端，一方面，节省了成本；另一方面，使可再生资

源得到有效利用。第二，多能源横向供给相辅相成。其特点主要表现在2个方面，即供给与需求。供应是指利用太阳能、风能等绿色能源和先进的科学技术来发电。确保电力资源绿色、安全、稳定供应。而通过应用相关科技，这些能量可以优势

互补，解决了一些稳定性差的问题。需求主要是指满足用户的特定需求。根据电

力系统目前的技术，用户可以详细了解自己的用电情况，同时，可以准确了解电

力系统的运行情况，以便用户调整用电方式和策略。

2新能源电力系统的控制方法

2.1双侧资源型控制方法

目前，我国各企业、各行业之间的竞争十分激烈。与其他生产方式相比，电

力资源能耗低、污染小，可有效降低生产成本，增强竞争力。因此，各行业的用

电量也在快速增长。换言之，社会对电能的需求与过去相比已不能同日而语，电

能需求与日俱增。面对电力需求不断增加的严峻形势，传统的单侧资源控制方法

已经无法满足控制需求，因此，形成了一种新的控制方法，即双侧资源型控制方法。目前，双侧资源型控制方法具有独特的双随机波动性。它可以有效地为电力

系统和社会配置资源。不仅满足供需要求，也能提高新能源电力系统的稳定性，

同时，有效提升电力系统的综合利用程度。

2.2概率预测

概率预测作为一种量化预测不确定性的理论与方法，可获取预测对象概率分布，为决策者提供更为全面的预测信息，更好地应用于电力系统分析与控制、优

化调度、市场交易等多个场景。在此背景下，新能源电力系统概率预测逐渐成为

学术界和工业界关注的热点问题。概率预测涉及到电力系统、信息处理与表达、

人工智能、概率统计、决策优化、不确定性分析等多学科多领域的复杂交叉，给

概率预测分析与建模带来挑战。开展新能源电力系统概率预测系统性研究，可更

好地应对电力系统发展中出现的信息数据复杂、多重不确定性显著、多学科领域

交叉融合等新特点，从而为新能源电力系统分析和决策提供关键信息支撑，助力

新能源消纳和新能源电力系统的安全、经济运行，为国家能源清洁化转型提供有

力保障。

2.3微电网控制在新能源电力系统中的应用

事实上，对于大众来说，基于分布式能源的微电网控制已经并不陌生，例如，屋顶光伏、电动汽车等都可以被归类到基于分布式能源的微电网控制。以电动汽

车为例，它们可以在新能源发电高峰期将其应用于储存电能，一方面，用来转换

成机械能发挥汽车的属性；另一方面，可以在用电高峰期向电网释放储存的电能，满足电力系统负荷需求。随着我国电动汽车数量的大规模增长，深入研究最大限

度发挥其削峰填谷能力的控制策略，对于新能源电力系统的安全稳定运行具有重

要意义。新能源电力系统中，随着供给侧新能源发电占比不断提升，需求侧灵活

性负荷及主动响应增加，多重不确定性逐渐成为新能源电力系统的常态化特征。

概率预测可实现对新能源电力系统预测不确定性的有效量化，是支撑系统安全与

经济运行的关键技术。本文从多个维度综述了新能源电力系统的本质科学问题和

基本数学表达，为概率预测研究提供关键数学基础支撑。本文首先从预测的基本

定义、预测不确定性分析、概率预测时间尺度及评价指标等方面阐述了概率预测

的基本概念。然后，进一步探讨了概率预测的多元条件概率建模本质及其三种数

学表达形式。接着，按照多个分类方式综述了概率预测的常用方法。最后，本文

指出了概率预测研究中存在的大数据背景下数据分析难度增大、预测不确定性条

件化建模困难、多学科背景深度交叉、评价体系仍需完善、应用价值有待进一步

挖掘等问题与挑战。

3新能源电力系统的优化方式

3.1完善市场机制助力储能产业发展

储能行业实现产业化发展,离不开政策和市场机制的全面扶持。目前,电化学

储能系统及储能电站还不具备独立参与电力市场交易的身份,相关市场机制亟须

完善。国家发展和改革委与国家能源局发布的《关于加快推动新型储能发展的指

导意见(征求意见稿)》(以下简称《指导意见》),肯定了储能对于电力系统的容

量支撑与调峰能力、应急供电保障能力和延缓输变电升级改造需求的能力,以及

在用户侧构建智慧能源、虚拟电厂的重要作用,提出“明确新型储能独立市场主

体地位”。储能发展的瓶颈之一是配套机制缺失,主要是市场机制不够完善。目

前储能处于起跑阶段,要靠行业各设备制造商做好产品,以产品本身为基础,在规

模效应和市场机制健全的条件下实现储能行业发展;更重要的是解决储能参与电

力市场现货交易的问题。起步阶段,还是需要多加两脚油的。行业的不确定性是

目前制约风光储进一步发展的核心因素。目前储能发展的内生动力还没有完全具