含新能源电力系统状态估计探究现状和未来

陈伟 陈博 袁心怡 王若华

摘要：随着我国的持续发展，对于能源的重视程度越来越高。在当前新时代的社会背景下，我国各个行业都进入到了高速发展期，这同时也说明对于能源的需求也越来越高。电力作为人民生产生活中离不开的能源，目前国家对于电力系统进行完善调整，通过接入更多的新能源来提升电力系统的稳定性与安全性。本文通过对于当前含新能源电力系统状态进行探析，并分析未来发展路径，为我国新能源电力系统的发展提供一定的理论基础。

关键词：新能源;电力系统状况;未来

随着改革开放的持续，我国的市场经济高速增长，有效地推动了我国综合国力的提升，但这增大了对于能源的依赖程度。当前我国愈发加大对于电力系统的投资，为了确保可持续性的发展，加大对于新能源电力的重视程度。目前来说，新能源电力还没有办法完全满足社会生产的需要，还需要传统电力与新能源电力齐头并进，同时供应来维护电力系统的正常运转[1]。在将两种电力进行并网操作中，对于现有的电力系统提出了更高的要求，为了提升电力系统的运行能力，就必须对整体系统开展状态估计工作，分析电力系统的实时状态。本文从新能源电力并网建模、含新能源电力系统估计体系、算法和不良数据的处理作为切入口，进行合理的阐述，以此来推动我国含新能源电力系统状态估计的探究，为我国构建智能型电网提供理论支持。

一、含新能源电力系统状态评估

随着对于电力系统的研究不断深入，对于其系统这状态估计的探索上已经与取得显著的成果，但由于实践经验不足，也就导致这目前对于电力系统状态估计还存在着一些问题。目前对于系统状态评估的不足之处主要有以下三点。一，采取的数据算法存在着一定的局限性，必须保证测量的結果满足正态分布才可以确保测量数据的精准性，但在实际测量中，对于电网的测量数据只有很小的几率才会呈现出正态分布，因此这种估计方案在实际操作中的作用不高，对于结果的准确性也不能保证。二，在采取量测变换技术开展状态估计中，也存在着一定程度的限制，这种方案对于量测配置有着较高的要求，在估计过程中必须要满足其需求才能够合理地运用，因此对于电力系统状态估计的结果缺乏一定的合理性。三，需要加大对于电力系统中三相不平衡产生的相间角度的重视，只有将这个问题合理地解决，才会确保状态估计的工作的顺利开展，提升估计结果的准确性。

二、含新能源电力系统状态估计技术探索

在对于含新能源电力系统状态估计工作中，普遍会采取建模仿真技术、多目标优化和新型数据检测等技术，这些先进的技术对于提升电力系统状态估计工作有着切实可行的作用。

（一）建模仿真技术

在新能源并入电力系统后，对于模型的搭建方面有着新的需求，因此相关工作人员要加大对其的研究力度。首先要针对于电力网络拓扑结构进行更加深入的探究，对原有的建模进行优化与完善，力求建模与拓扑结构可以高度符合。其次，加大对于并网模型的研究力度，新能源在同传统能源进行合并之后，电力系统也从原本的单向式供电转变为多向式供电，因此在进行建模仿真环节时要针对性地构建更为匹配的模型。

（二）多目的优化算法

含新能源发动机状态评价工作的实施就是需要针对大量的数据来进行测试，通过科学合理的进行测试，从而获得较为准确的测试结果，所以我们在状态估计方面的实施就是需要针对这些问题来进行创新，选择一种比较合适的方式。特别是在新能源电力技术被纳入电网体系之后，使得原来的电力系统网络从规模到结构都已经出现了很高程度的扩展，同时又增加了电网系统的复杂度，所以过去采取的这种算法已经无法完全满足这种情况。所以我们在现阶段就要依托自己原来的建模资料，运用多目标优化算法，全方位地考虑运行约束、结构约束已经代价等方面的影响，以此来提升算法的有效性。

（三）新型数据检测法

新能源电力在并入到传统电力系统之后，整个电力系统的规模都有着较大的扩充，使得所生成的信息数据急剧增加，因此就不能保障所有信息数据的有效性，会掺杂着许多不良数据，这些不良数据中有一部分是与传统的电力系统相匹配的，一部分则生成与并网之后。对于电力系统状态估计工作中需要对于全部的数据信息进行严格合理的评判，才可以确保后期工作的顺利进行。所以要对于数据的检测方法进行优化改进，利用更加先进合理的有效方法进行数据信息的检测。目前对于数据检测中应用的方案虽然可以得到较为合理的结果，但这些方案在实时性分析上都没有亮眼的表现，这也是后期需要攻克的重要难题。

三、含新能源电力系统状态估计未来发展的路径

随着我国对于新能源电力研究的重视程度越来越高，分布式电源会越来越多地被接入到配电网之中。在这种大环境中，会导致今后的电力系统更加复杂，运行期间所生成的数据也越来越多，传输也更加的迅速。这也使得后期对于含新能源电力系统状态估计的发展会朝着高精准度、高时效性去发展，以此提升整体电网系统的稳定性与安全性，为国家的发展，社会的生产提供能源基础保障。

（一）状态估计相关的新能源并网建模

随着我国近几年对于新能源电力与传统电力的并网问题加大研究，已经取得一定成果。在网络拓扑结构的处理方面，可以有效的进行实时反应，将新能源并网、脱网交替运行与各个配件的实时变化进行分析处理。通过图论的电网规划方法、分布式拓扑结构处理方法，可以有效的处理规模愈发扩大的电力系统。通过智能优化算法的拓扑结构分析解决方案，在优化系统运转拓扑的同时，确保系统运转的经济效益。

在对于新能源电力与传统电力进行并网操作后，其电网规模愈发扩大，这也要求这对于系统视觉观察方面有着提升[2]。新能源电力会随着时间推移进行并网操作，这也导致系统的量测设备出现改变。鉴于此原因，在新能源电力合并到传统电力网络后就要求对于系统的观察性提出了新要求，必须具备最小量的配置方案，以此来保障对于电力系统状态估计工作开展得合理顺利。同时，因为电力系统中对于PMU的使用愈发普及，也要探究如何合理的将PMU的价值进行最大程度的利用。对于目前电力系统状态估计的研究中，如何基于信息融合技术、模糊力能等把传统的SCADA系统量测与PMU量测进行科学合理的有机结合来提升系统观测性也成为了急需攻克的难题。

最后对于新能源电力并网的方式和并网后的建模需要进行全方位的考量，针对于分布式电源的接口方式、新能源类型以及新能源电力并网后对于当前电网系统的影响进行分析，以此为基础理念选取最为合理的并网方式。

（二）含新能源电力系统状态估计算法。

对于电力系统状态估计利用数学知识可以把其当作一个含等式或不等式约束的优化问题。在新能源电力大规模的并入当前电力网络之中，也使得电网得到了极大的扩张，因此也会有更多数据信息的产生，而之前所采用的经典优化算法已经不能再去对于日益庞大的数据进行分析处理，加大对于智能优化算法的探索也成为电力系统估计发展的重要问题。通过对于算法的优化创新来应对当前电网系统数据分析需求。比如在局部优化算法中禁止搜索，模拟退货算法或者将局部优化和整体优化相互结合，利用混合算法对状态估计进行优化。

除了对于新能源电力系统状态估计进行建模方面的优化与完善，同时还要针对于估计结果的变量与系统运转的行为约束、结构约束、并网之后的新能源发电机的运转及维保经济成本等多方面进行分析，利用多目标优化算法对整体问题进行分析处理。

在状态估计优化中，对于数字信号处理也要加大重视力度，科学合理的运用到估计流程之中。在这里可以借鉴学习纳贝叶斯网络对于处理新能源电力随机i性、时空关联性等方面的特点适当的对于数字信号进行相应的处理，例如对于卡尔曼滤波、粒子滤波、自适应滤波等的研究力度进一步加大，探究其与新能源电力的关联特性，以此为理论基础构件一套完善合理的状态估计体系。吸收置信傳播算法的微电网状态估计、贝叶斯网络的动态状态估计的优势，同时将利用随机序列分析方案分析风电的地域关联系恶化太阳能气候相关性，以此为核心搭建合理的电力系统估计方案[3]。这都需要相关人员对其进行更为深入的探究。

伴随着我国电网规模的扩张，传统的状态估计算法无论是在计算效率还是数据精准度上都已经不能迎合系统的监管与通信需求，新的计及大规模新能源电力并网的分布式状态估计算法也成为了发展的必然趋势。此外，电网的控制中心，不能只是对于电力系统的整体运行状态进行监管，更要注重局部系统的数据信息。基于这个原因，加大对于多区域电力系统状态估计方法的研究可以有效的满足这个需求，这也是电网系统智能化的而会心要求。在状态估计方面，有相关资料指出未来的电力系统状态估计会随着智能电网的发展中向着多极化发展，尤其是多层多级状态估计与分布式多级状态估计，这也是新能源电力并网后对于电力系统状态估计发展的必然趋势，也是当前研究的重要方向。

（三）含新能源不良数据检测与辨别

新能源电力并入传统电力网络后，会导致整体系统所产生的数据信息资料急剧增加，但这些数据中会充斥着大量的不良数据，而且这些不良数据还具有着一定的相关性，所以要加强对于不良数据的检测与辨别，进而提升数据分析能力。传统的不良数据检测与辨别方法对于不良数据大量分析及具备关联性的不良数据辨别有着明显的缺陷，如果对于检测辨别方法不进行优化与完善，会导致系统规模无限制的扩大，计算工作量急速提升。所以探究更为科学合理的分布式抗差状态估计算法、多不良数据分布式检测及辨别方法、充分分析不良数据相关性的分布式不良数据检测与辨别方案以此来提高系统对于不良数据的抵制能力，从而提升电力系统的稳定性与安全性。

目前普遍采取的不良数据检测与识别方案主要是针对于系统静态情况而来的，不能有效的对系统进行实时在线排除不良数据。所以相关人员可以加大对于动态估计方法中新型信息预先对电力系统的不良数据进行检测与辨别，在检测到之后结合滤波后的后验信息检测与辨别系统的不良数据[4]。其次电力系统动态系统虽然可以提升对于不良数据的检测与辨别，但对于误差幅度较小的不良数据还是比较吃力的。因此可以针对灵敏度分析法进行探究，去分析系统的信息及后验信息，从而实现对于误差幅度较小的不良数据的检测与辨别。

新型的不良数据检测与辨别方法相比较于过去的方法，其蕴含的新理念会显示出潜在问题已经更具预见性和较高的检测能力，因此先进的新理念新方案的应用对于含新能源电力系统中不良数据的检测与辨别具有较高的研究价值，可以有效的确保系统的稳定性与安全性。

总结：目前我国对于新能源电力的应用越来越普及，也将其成功地并入到传统电力系统之中。由于目前科技水平与经济条件的限制，当前对于新能源电力的应用还是存在着一定的局限性，无法扩大发电规模，在整个电网系统中也只能作为辅助电力进行供给。但随着新能源概念的愈发普及，新能源汽车、新能源储电设备的出现都在促使新能源电力的发展。作为一种无污染的可再生能源，这对于人类的发展与社会的进步都有着积极的影响，这也表示着新能源电力未来的发展具备着很大的空间。新能源电力系统状态估计的发展与创新会有效地促进新能源电力的发展，相关人员需要加大对于这一方面的探究，针对于状态评估体系、算法、不良数据处理等方面进行完善优化，从而推动我国电力系统健康发展。

参考文献：

[1]陈国平，董昱，梁志峰。能源转型中的中国特色新能源高质量发展分析与思考[J].中国电机工程学报，2020，40（17）： 5493 -5506。

[2]张显，史连军。中国电力市场未来研究方向及关键技术[J].电力系统自动化，2020，44（16）：1-11。

[3]李建林，田立亭，来小康。能源互联网背景下的电力储能技术展望[J].电力系统自动化，2015，39（23）：15-25。

[4]晁晖。中国新能源发展战略研究[D].武汉大学，2015。

作者简介：

陈伟，男，湖南长沙，汉，1975.4.12，大学本科，营销工程，国网上海市区供电公司，客户经理，工程师