综合能源系统中的柔性负荷调控技术分析

2020-11-25韩贤俊南京国云电力有限公司

数码世界 2020年2期

韩贤俊南京国云电力有限公司

引言

国网公司提出在能源领域加快“电能替代、清洁替代”，积极推进能源清洁转型，推动电网高质量发展。随着新能源装机容量的逐年扩大，以及多能互补等能源领域的新技术不断涌现，传统电网已经发生了深刻的变革，目前的电力系统已经成为综合能源系统。制定综合能源系统的运行方式，需要考虑比传统电力系统更多的影响因素，以使综合能源系统实现协调优化运行。其中对柔性负荷进行调控具有重要的作用，可以使综合能源系统的运行灵活性增强，本文对此进行了分析。

1 综合能源系统概述

综合能源系统包括多种业务类型，如并网的新能源、电动汽车、综合服务等，是对传统的电力系统的升级。由于新能源的出力具有间隙性和波动性，会对电网的安全稳定运行带来一定的挑战，亟需对全网的运行方式进行优化管理。在电网发展的新形势下，充分发挥综合能源系统中的可控资源调节能力，有利于提高电网的弹性，促进电网的进一步发展。针对水电、余热发电、风电、光伏、高铁牵引负荷等多能源类型同时接入电网的现状，通过协调优化电网的调控运行方式，降低线损并促进新能源消纳，同时可利用储能技术改善高铁牵引负荷特性，降低高铁牵引负荷对电网造成的冲击，从而提高电力网络运行的经济性、灵活性、安全性和稳定性。

1.1 综合能源系统的特点

综合能源系统具有一定的特点，可以在综合能源系统中采用“源—网—荷—储”协同管理模式。就目前来说，新能源并网后依然会对电力系统带来较大的影响，需要采取一点的技术手段降低新能源并网的影响。在综合能源系统中，应该规范新能源并网准则，只有当新能源电站符合相关的技术要求之后，才可以将其接入电网，细化新能源并网的条件，规范新能源并网运行，降低新能源并网对电网造成的影响，这样才能保证综合能源系统的运行安全和稳定。同时，在综合能源系统中，负荷、电力网络的运行灵活性都得到了明显的增加，需要对综合能源系统中的各类灵活性资源进行合理有效的管理。

1.2 综合能源系统的运行方式

综合能源系统运行方式的优化管理，旨在解决当光伏、风电、电动汽车充电站、配电自动化、高铁牵引负荷等多种类型的能源业务同时接入电网后，如何优化电网运行方式的问题。此时电网企业能够调控的资源增多，电网运行方式的灵活性变强，对电网中的各类资源进行统筹管理，并从电网运行层面对新能源规划接入提供指导，同时改善高铁牵引负荷对电网的冲击，以提高电网运行的安全性和经济性[2]。通过实施确立综合能源系统协调优化运营模式、制定新能源管理准则、加大电网建设资金投入、借助先进负荷控制手段、引入储能技术等方法，达到优化综合能源系统的运行方式、指导地区电网的新能源接入的目的。

2 柔性负荷调控技术

2.1 电力系统中的柔性负荷

电力系统中所包括的柔性负荷种类较多，如电动汽车充放电负荷、智能家居、微电网、天然气三联供、冷热电气优化等，需要对电力系统中众多的柔性负荷进行管理，提高运行的经济性。负荷预测的精度越高，则不确定性越小，越有利于电网调度计划的编制和机组组合的安排。一是加强与气象部门的联系，及时掌握气候变化情况，便于及时调整预测负荷值。二是分不同的负荷性质，根据不同负荷的特征进行预测，使负荷预测数据更加细化。三是进行母线负荷预测，为电网调度运行方式的编制提供可靠的母线负荷数据支撑，保证电网的安全运行。

2.2 电力需求响应

需求响应可参与电网峰谷调节，可利用弹性电价引导用户（尤其是大用户）在新能源大发时用电，调整负荷特性使之与新能源的出力特性相匹配，实现新能源发电波动的平抑，从而提高新能源发电容量的可信度，以减少弃风和弃光电量。同时，通过对电力负荷的削峰填谷，优化负荷特性，减少电网的调峰压力，延缓容量升级投资，提高了设备的利用率。

2.3 可控负荷调控技术

对于可控负荷，综合能源系统的调度人员可以根据综合能源系统运行的需要，进行合理的调控，如断开与电网的连接或者错开电网的负荷高峰等。此外，可以采取电力交易方式促进新能源消纳。构建电力市场是未来电力生产与供应的发展方向，国外已有实际运行的经验，国内也正大幅推进电力市场的构建，各网省电力交易中心纷纷揭牌成立。当电网中的负荷增大时，此时将有利于新能源的消纳。通过构建电力市场，利用电力市场中的电力交易手段，引导用户合理有序用电，并促进对新能源的消纳，同时配合售电侧改革，成立增量配电网改革试点，鼓励并引导用户在新能源消纳较为困难时期用电。

3 综合能源系统中的柔性负荷调控技术

3.1 利用信息技术采集柔性负荷信息

对综合能源系统中的柔性负荷信息数据进行采集，需要采用大量的信息化设备，离不开通信技术、计算机控制技术的支持，在信息系统建设方面需要加强投资。系统中的实时柔性负荷数据信息，需要依靠计算机技术进行采集，并传送给主站运行人员进行分析判断。

3.2 优化综合能源系统运行

可以利用多能互补技术，优化综合能源系统运行。地区电网目前有水电、光伏、风电、电动汽车充电桩、余热电站、垃圾电厂等多种类型的能源业务，具备利用多能互补技术以提高综合能源系统效率的条件。风电在不同的地区，出力特性有所不同，但大部分地区都是夜间风电大发，白天出力较小，与光伏出力相反，两者之间存在互补性。此外，电动汽车是未来的发展趋势，目前在沿海地区和高速路口处已有大量充电桩投入使用，合理引导电动汽车有序充电，以有利电网的运行。充分利用互联网技术，实现“源-网-荷-储”协调控制。结合智慧能源的特点和实际情况，以需求侧响应为切入点，在区域内引入能源管控一体化技术，实现区域内能源的综合利用和统一管理。

3.3 计算机技术在综合能源系统中的应用趋势

在综合能源系统中，不光涉及到传统的强电方面的内容，还需要采用比例较高的信息通信技术和自动化控制技术，保证综合能源系统具有较高的智能化和信息化水平。将通信技术和控制技术与电力基础设施充分结合，可以使得传统的电力系统得以升级，实现能源合理优化利用和能源效率的提升。和传统的电力系统相比，综合能源系统在降低系统网损、提高电力企业经济效益方面都具有较为明显的优势。可见，未来计算机技术在综合能源系统中将具有广阔的应用空间，综合能源系统的进一步发展也需要依靠计算机技术提供技术支持。

同时，国家能源局也对消纳清洁能源、充分开发利用多能互补等技术提出了相关的要求。在此背景下，在综合能源系统中采用计算机技术具有必要性。光伏和风电作为非水可再生能源的重要组成部分，提高其发电量消纳水平对实现上述消纳指标具有关键作用。同时，清洁能源的消纳电量增加后，具有较高的节能效益，全年可以节约煤炭资源，降低二氧化碳排放，提升了当地的空气质量，对改善当地的生态环境发挥了积极作用。通过在当地电网采用综合能源系统协调优化管理策略，提高了当地电网的智能化水平，使得能源结构和能源消费朝着绿色、低碳方向健康发展。