智能电网规划与运行控制的柔性评价及方法

陈敏娜

（广东电网有限责任公司汕头供电局，广东 汕头 515041）

0 引 言

智能电网规划和运行控制是电力系统运行中较为关键的内容，如果缺乏对电力系统的控制，会影响其系统的能力发挥。在运行控制和规划中，要科学、合理地运用相关技术具有重要的价值和意义，可以保障智能电网的稳定运行，同时为各项工作的开展奠定基础。

1 智能电网柔性评价的价值和意义

智能电网柔性是在特定参数下有抵抗外部和内部干扰参数的能力。在此种状况下，智能电网可以稳定运行。在配电网的规划设计中，要对智能电网加强柔性评价分析，进而为智能电网的稳定运行奠定基础[1]。在智能电网规划和运行中，较关键的流程是发电、供电和输电等环节。加强对各环境的规划分析和合理控制，可以保障系统的稳定运行。因此，在智能运动控制和电网规划中，以系统运动的发展对其进行分析，将原有的固定参数变为可控的参数信息，进而为各项工作开展提供参考，保证工作的稳定开展。

在智能电网发展下，柔性化管理十分必要，且在现代电网中意义和价值重大。规划主要对拓扑结构、电源容量、电源所安装位置进行科学、合理设计，从而提升现有系统的拓展性和经济效益。在发电环境中进行柔性评价设计，可以适当增加清洁和资源的应用规模，有效降低各种一次性、不可再生能源的消耗，具有提升资源利用效率的优势。输电环节中，可以通过优化其运行方式，有效减少电能在运输中的耗损，优先选择输电途径，以此提升传输的经济性，降低成本，使系统在更加安全的环境下工作。在供电方面，可对需求侧开展管理，使系统整合低碳经济、新能源利用、开发等，提升电力系统的效率和质量，进而提升服务质量。

当前的电网规划均是以电网符合预测结果开展相应的优化，具有一定的依赖性，在不同符合预测结果时存在差异性。然而，任何负荷预测模型和方法都无法精准预测负荷的变化，导致电网规划方案缺乏，降低了负荷变化的适应性。随着电力系统各种技术的不断发展，一些新型基础手段也在智能电网中得到有效应用，无疑丰富了电网的控制方式，有效拓展了电网的运行范围，提升了电网的灵活性，增加了电网运行过程中的不确定性。对此，加强对智能电网柔性控制技术的研究，具有一定的实践价值和意义。

工业生产系统中的柔性概念，可以对可控制性和存在不确定性之间的相互关系进行评估分析，对智能电网的柔性评价具有一定的参考价值。实践中，可以从电网运行的不同角度进行分析，进而提出智能电网的多维柔性评价和分析方式。

柔性化技术在电力系统中应用广泛，可以在各技术环节运用，如电能产生、电能传送、电力技术运用等都能实现标准化控制，做好电能能量和形态间的速递[2]。柔性技术在电力系统中有着广泛的应用空间，是智能电网发展的重要环节。因此，研究电力系统的柔性评价和分析方式，将其有效与智能电网技术融合，分析智能电网建筑、规划以及运用控制中的问题，具有一定的实践价值和意义。

2 智能电网的柔性类型

2.1 属性柔性

属性柔性是参数柔性，包括输电线路电阻、电抗和对地电纳等。在智能电网中，所有参数属性是固有的，但是在载流量、温度、湿度等元素影响下，参数值会发生变化。运用现有技术可适当调节电力系统属性参数，进而改善系统输送的能力。因此，可认为电力系统的属性参数具有一定的柔性，优化后可以有效提升系统的运行能力。

2.2 约束柔性

技术参数是为了让设备和网络更加稳定和安全，并且规定了相应的约束性框架。智能电网中的这一柔性是在特定技术基础上，在安全和经济性的条件下，对系统约束刚性框架进行优化，把原有刚性的边界线变成柔性，然后结合特有技术经济规定系统的运动状态，以此提升电力系统的效率和运行质量。

2.3 负荷柔性

负荷柔性会随着电价变化而发生其他变化，包括管理的手段和方式。在这一柔性分析中，要将负荷作为恒定参数和可调节的参数信息。柔性化意味着负荷的柔性，也是负荷的弹性。

2.4 结构柔性

电网中输送的选择方式越多，代表结构具有的柔性越大。这一柔性代表系统的灵活性，对优化总体而言，是整体电力系统运动方式的优化。在配电网络中，结构重新优化的问题，是一种优化电网结构柔性的方式。

3 智能电网电力系统中的柔性评价和方法

电力系统在运行中和柔性评价方式有着密切关系。电力系统的柔性和过程系统柔性较类似，在参数变化上存在相同点，且在运行中存在不确定性特征。而在极端状况下，参数数值会严重偏离设计数值，从而影响系统的运行。智能电网系统运行的安全性和稳定性良好，但是会受到各种不确定因素的影响，因此需要柔性评价对运行控制进行优化[3]。电力系统中的柔性技术包括交流输电系统、SCADA系统等。在智能电网电力系统中，柔性评价和方法主要有以下几种类型。

3.1 柔性交流输电系统

柔性交流输电系统称之为灵活交流输电系统，可对电力系统的参数开展一个甚至是多个优化，使系统更加稳定，将线路输送能力提升一度，同时科学、合理控制系统的潮流分布，更好地增加系统的负荷度。柔性交流电能通过电气设备操作和控制电力系统，增加了系统的柔性效果，主要有静止无功补偿器、静止同步补偿器、晶闸管控制的串联电容器以及UPFC等。

3.2 电力系统柔性规划分析

在电力工业改革的深入发展过程中，电能流通过程中的发电、输配电和售电环节正在从一体化流程中逐渐剥离。随着电力改革的推进，输配网在市场中地位极重，输配电容量有一定的充足性。这一配置是否合理会直接影响市场参加方的利益，同时关系各方参加的公正性，更对系统的稳定和安全性等有所影响，因此有效规划非常关键和重要。电网规划要灵活，也称之柔性规划，即在规划时计算各种不确定因素作为今后电网运行的影响因素，以最大优势分析未来环境变化，通过最佳的柔性规划方案适应今后的变化，提升规划方案的科学性和合理性。

电网发展中存在各种不确定因素，电力市场要明确电网规划的不确定因素，分析和讨论规划产生的影响，确定的规划方案要具有前瞻性，进而实现最优性。为了解决存在的问题，当前需要建模和模型求解。通过建模运用各种规划方式，如盲数、灰色、随机等，也包括集对分析规划、离析树模型规划等进行处理；模型求解算法是通过数学优化、一般启发式以及现代启发式进行计算分析。

随着新负荷和能源的运用，电网规划的不确定因素种类一直在增加，电网灵活的规划也随之逐渐深入，获得了显著效果。受电力市场各种不确定因素的影响，特点是多元且复杂的，因此对问题描述不够准确。优化求解方法存在一定的局限，是今后发展的重点[4]。

3.3 其他柔性技术

DFACTS技术、柔性化供电技术（FEED）以及柔性SCADA技术，均为有效方法，其中有两种配电系统可进行拓展，即DFACTS和FACTS技术。这类技术的核心元件是绝缘栅双极性晶体管（IGBT），相对于CTO有较快的开关频率和良好的响应特性。现阶段，主流的DFACTS装置主要有APF、DVR、D-STATCOM以及SSTS等。

柔性化供电技术（FEED）是可以为不同电力用户和负荷需求提供不同质量和形式电能的技术，具有灵活性、稳定性、可靠性、信息化和智能化特征，是一种FACTS在供电领域的有效拓展。它的最主要功能是提供不同电能质量和形式供应电力，是能够有效完善现有电能质量的一种控制方法。因此，需要不断完善信息处理，更好地提升设备控制力，从而优化系统的运行。

4 智能电网运行约束和规划柔性化表示

4.1 智能电网运行约束柔性化表示

电力系统在优化分析中的约束条件分成两种类型——等式和不等式。前者是系统各节点中有功率和无功率间的一种平衡方法，后者是节点电压的约束类、发动机有功、无功出力约束等内容。然而，优化过程中还存在一些问题。系统中内在和外在的实际运动均会设置合作约束的边界，造成系统在运动中的安全性和经济性不佳。因此，必须要对其开展柔性处理，确保约束边界并非是明确的，而是整条的边界线。在这一区域中，任意一条界限都可成为特定条件下系统运行约束的各类边界。同时，系统约束边界在边界线开拓界域后，理论上边界域还有很多线，在运动中要综合指标和需求进行合理设置，这也是智能电网多维柔性综合优化的目的[5]。

实践中，对电力系统进行柔性优化后，要综合系统的具体情况，合理处理拓展和约束，让系统更安全、可靠、经济。系统运行中，安全度大时可以将约束边界适当减少，保留这一区域中的安全度，提升系统运行的安全性；而在系统无法满足负荷的实际需求时，可在较短时间内开拓约束边界，以确保电力在供应时更加稳定，进而提升系统的输电能力。

4.2 智能电网运行规划柔性化表示

基于加强电网自身结构的角度进行分析，在系统分析和开展电网规划中，需要留下一定的输电线路，以确保运行的安全度和输送能力，从而提升电网对各种不确定因素的影响。实践中，通过对电网规划开展周期性柔性成本分析，要评估电网规划，分析经济性和安全性，从而进行柔性化处理。

电网规划过程中，尤其是在中期、短期规划中，需要投资构建输电线路，给电网运动提供相应服务，以此减少电网在升级和改造中的资金投入。实践中，不能把投资成本的大小作为方案经济性评价的标准。需要对不同规划和方案开展系统分析，了解在规划周期中对运行经济产生的影响，综合实际情况，系统分析规划方案的经济性[6]。规划中要预留适当的输电电路负载率，以提升电网运行的安全性，通过柔性化分析和优化处理，增强系统对各种不确定因素的应对能力。

5 结 论

在智能电网规划和运行控制系统中，通过运用柔性评价和分析方式的运行、管理、规划等，可以将电能生产、消费、输送变得更加灵活，提升系统运行的工作效率。在今后的电网调度中心中，必须要合理应用各种先进技术手段和智能化方式，加强对电网运行的监视、分析以及处理。通过应用各种先进的电子电力装置，加强调节控制，提升电网运行的控制性和弹性。实践中分析智能电网规划和运行控制的柔性评价及方法，了解不同柔性评价方式和手段，从根本上保障智能电网规划的科学性，从而合理规避各种问题，为电网的稳定运行奠定基础。