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中国电科院:研发应用大电网自适应巡航调度技术 提升电网调度运行决策能力

北极星输配电网  来源:国家电网报    2021/11/23 8:59:42  我要投稿  
所属频道: 电力通信  关键词:电网调控 电网运行 电网安全

北极星输配电网讯:核心提示:随着新能源的大规模开发和跨区电网建设的稳步推进,电网调度控制作为电网运行的指挥中枢,面临跨区互联电网电气联系增强、运行特性日趋复杂、不确定性凸显等挑战。现有调度控制系统的自动化和智能化水平亟待提升。中国电力科学研究院有限公司以提升正常运行工况下大电网调控智能化水平为出发点,研发大电网自适应巡航调度技术,横向上将电网调度控制的感知、评估、决策和控制等功能灵活组合、智能联动,纵向上以任务为导向实现多级调度的协同控制。

什么是大电网自适应巡航调度

巡航是航空领域的技术术语,近年来被引入到汽车领域。带有自适应巡航功能的汽车在无需人工干预的情况下能够自动作出减速、刹车、方向校正等决策。大电网自适应巡航调度,是指在电网正常运行工况下统筹全网可调可控资源,采用统一决策、分散控制的多级调度协同控制模式,确定调度目标,自动执行电网实时平衡控制和安全自校正控制,自主控制频率、电压、潮流。大电网自适应巡航调度是新一代调度自动化系统的核心功能场景,包括态势感知、控制决策和自动控制等功能模块。

态势感知功能模块可以采集与评估电网运行状态,是电网自适应巡航调度的“雷达传感器”,主要用来获取电网的多维运行数据并实时评估电网运行状态。多维运行数据包括电网模型、电网运行状态、负荷及新能源出力预测等数据。实时评估则从安全高效和清洁低碳等方面评价电网运行状况,快速发现各类运行风险,了解清洁能源消纳趋势,指导后续运行策略的优化调整。实时评估的准确性关系到电网自适应巡航调度的效果。

控制决策功能模块包括巡航适应性判断和运行状态自适应校正两个功能,是电网自适应巡航调度的“决策大脑”。巡航适应性判断用来判断电网当前是否适合执行“自适应巡航”功能,在正常运行工况下按照既定规则执行电网调度稳态自适应巡航,当电网发生系统级告警、存在暂态/动态稳定问题或者人工设置停止时退出自适应巡航功能。电网运行状态自适应校正包括静态安全在线决策、多级实时计划联动决策、全网有功频率协同决策和枢纽节点无功电压优化等核心功能。

自动控制功能模块可将控制决策功能模块生成的调控目标和策略下发给各级调度监控系统,是电网自适应巡航调度的“控制系统”,也是具体控制执行模块。该模块通过部署在监控系统的有功频率控制、无功电压控制等自动控制软件实现控制目标、策略的进一步分析和优化,最终实现对电网的闭环控制。

实现多项关键技术创新

为适应电网安全高效、清洁低碳的发展需要,国家电网有限公司组织中国电科院、南瑞集团、区域电力调控分中心和省级电力调控中心,在2017年启动国家重点研发计划项目“大电网智能调度与安全预警关键技术研究及应用”,研发新一代调度自动化系统,以实现正常运行工况下电网自适应巡航调度、全局风险协同防控和复杂故障协同处置。其中,在正常运行工况下大电网自适应巡航调度方面,项目实现了多级调度计划联动决策、源荷协同有功频率决策和控制、自动无功电压控制等关键技术创新。

●多级调度计划联动决策

多级调度计划联动决策是指一级分析决策中心(目前部署在国调中心、区域电力调控分中心)和二级分析决策中心(目前部署在省级电力调控中心)联动编制调度计划,一级分析决策中心考虑全网运行情况,自动开展联络线统一优化计算,并将联络线优化计算结果送入省级电网的二级分析决策中心;二级分析决策中心编制兼顾安全、经济、节能、环保的机组实时出力计划或负荷调整计划。各级调度计划的调度目标可以选取调度成本、社会效益、节能环保等其中之一作为单目标,也可以将上述目标通过权重结合起来形成多目标调度。

由于电力系统实际运行时可能存在偏离既定目标的情况,多级调度计划联动决策技术基于实时评估指标和电网需求调整权重,能够自动修正和调整实时计划的调度目标,实现大电网自适应巡航的“方向校正”。

●源荷协同有功频率决策和控制

源荷协同有功频率决策和控制即互联电网发生频率或跨区联络线功率扰动事件时,一级分析决策中心应用区域控制偏差功能,根据全网调频资源分布、调频需求和电网潮流约束,制订全网最优调频响应或功率调整决策,并利用动态区域控制偏差(动态ACE)等多级联动的交互手段快速调整需求;各级调度监控系统挖掘源网荷储各类调度对象的调频能力,开展有功频率协调控制。

源荷协同有功频率控制功能是在原有的自动发电控制(AGC)功能基础之上,基于控制决策模块的优化决策结果对电网实施有功平衡的超前控制、输电断面安全预防和校正控制。该功能可利用控制区内常规发电、清洁能源发电、储能、可控负荷和虚拟电厂等新型调节资源,执行控制目标的优化分配和资源优化调用。

●自动无功电压控制

自动无功电压控制基于分析决策中心的全网优化决策结果,考虑电压稳定分析评估和动态无功储备评估约束,以调整代价最小为目标,优先对控制区域内越限电压进行校正控制;根据当前电压、无功与分析决策目标之间的偏差,计算控制区内各无功资源调节量并对厂站侧下发控制指令,实现全网优化决策目标的跟踪执行。

提高大电网调度控制智能化水平

大电网自适应巡航调度试点应用后,实现了无人工干预的频率、电压、潮流的自主控制。

以静态安全问题为例,传统处理模式是调度员在监盘时发现断面重载或越限,人工启动状态估计、灵敏度分析、安全约束调度等应用。这些应用功能分散,自动化和智能化水平不足,需要调度员随时监盘、多次操作。如果需要调用多级调度资源调节重载断面,调度员还要进行多级之间的协调沟通。应用自适应巡航调度技术后,感知、评估、决策和控制等功能可灵活组合、一键智能联动,使得调度员的工作量减少、大电网调度控制的智能化水平提高。

目前,大电网自适应巡航调度结合新一代调度自动化系统已在华东及江苏、宁夏等区域和省级电网实现试点应用,后续将随着新一代调度自动化系统的全面推广在更大范围应用。

(王珂 杨胜春 姚建国作者单位:中国电力科学研究院有限公司)

原标题:提升电网调度运行决策能力

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