规模化新能源的地区电网无功分层优化策略分析

国网吴忠供电公司 张克甲 段 炜 樊婷婷 马 琼 马少霞

规模化新能源地区电网无功分层优化的目标，是能源安全和经济转型的内在需要和必然选择，这关系到我国电网经济的可持续发展，也可以在推动国际社会绿色低碳发展方面发挥重要作用，体现出我国建设人类命运共同体的大国使命和责任。基于此，本文对规模化新能源的地区电网无功分层优化策略进行探究，具有重要意义。

1 地区电网无功分层控制现状

电力作为我国三大能源之一，是国家经济命脉的支撑，在促进国民经济持续发展的过程中起着不可忽视的作用。电力电压的稳定是保证国家生产、延长各种生产设备寿命的关键因素，因此有效提高地区电网无功分层优化情况是电网经营的长远目标[1]。

目前，我国地区电网发展速度较快，大面积得以覆盖，西电东送、南北互供等全国联网工程正在实施，传统的电压控制对象大多局限于发电机励磁控制器、变电站单一的主变压器分接头调整和并联电容器或电抗器的投退。同时还缺乏对多种电压调剂设备之间进行系统的分层优化控制，无法实现对电压水平和电压质量以及电压稳定和安全性的有效综合控制，故很难达到全国物联网工程的要求。

除此之外，地区电网无功集中控制已经被时代淘汰。从全局出发，进行协调控制、分层优化已经成为规模化新能源的地区电网发展的主流方向[2]。而且从降低网损的角度上讲，实行无功分层优化可以有效降低网损，这给我国并不十分充足的电力带来的经济效益是十分可观的。总之，传统的电网优化控制方法已经不能满足新能源背景下居民的需求，故需要采取一种新的控制原理和方法进行问题的解决。

2 国家政策的支持助力规模化新能源的地区电网无功分层优化

规模化新能源的地区电网无功分层优化需要国家政策的支持助力。在国家政策的强大推动下，中国成为世界最大的新能源网络和消费市场。然而，规模化新能源各地区不得不面对一个问题，如何在没有政府帮助的情况下，创建一个可以能够与传统网络相媲美的新的高质量能源网络，以此来提高新能源网络的市场满意度，增加其开发规模，这显然是难以做到的。

规模化新能源地区电网无功分层优化是离不开国家政策的支持的。在新形势下，国家能源动力转向国际市场方向，近年来，电网无功分层优化在全世界得到了各个国家的广泛追求。在过去，政府补贴能够使得新能源网络得以快速发展，但是也形成了各个能源聚集地区对于政策补贴的高度依赖。现在，这种局限性正在减弱，这得益于国家的政策倾斜在与传统电网相同的起跑线上的能源新电网。它只是由市场和电网分层优化的质量驱动，以此来赢得消费者的青睐。其中，电网无功分层优化技术是新能源大规模发展的保证，需要国家给予相应补贴。

与新能源产业的主要部分一样，电网无功分层优化的发展也存在一定问题。尽管目前电网无功分层优化价格有所下降，但仍难以达到消费者满意的水平，这就需要国家的介入，给予补贴，来实现电网分层优化。随着电网无功分层优化材料的优化和技术的提高，长寿命、高安全性、高功率的电网是未来电网企业研发的主要方向。

其次，技术标准化是规模化新能源地区电网优化的基础，在国家给予补贴的前提下，各企业之间的竞争回归到电网无功分层优化技术水平的竞争，但相关技术尚未能够标准化，在新的形势下已经严重滞后了新能源网络的发展，这就需要国家提供专项资金，在补贴政策之外，利用这些专项资金扶持电网无功分层优化技术标准化的发展。在未来，随着新技术、新标准的出现，成熟技术的电网无功分层优化技术标准化是推动当前电网大规模发展的基础。根据国家规划，未来五年之内，新的电网能源模式体系将趋于完善，基本满足大规模工业化、商业化运营和政府管理的需要，也能够进一步提升规模化新能源网络领域的参与水平[3]。

比如说，国家政策的支持是大规模新能源开发的关键。从技术层面讲，今天新能源网络在电网无功分层优化方面的优势主要得益于国家政策的支持，国家政策的支持使得新能源开发有资金保障和成本优势。充电技术关系到规模化能源地区电网的分层优化能力和充电基础设施的建设效率，该领域的技术改进是国家政策倾斜的重点。

当前中国可充电电网无功分层优化和智能充电电网无功分层优化设施和趋势仍是国家引导在前，国家助力发展的电网无功分层优化类新兴战略产业正在努力成为行业领先者。新能源电网具有天然优势，在能源充电设施新技术方面具有丰富的技术经验，掌握着新能源电网的技术解决方案，能够确保电网无功分层的安全性。

电网无功分层优化能够保护新能源电网关键部件的设计和能量守恒，国家政策能够引进专业类人才能够产生解决方案、调试动力传动系统制定网络系统计划，电网无功分层优化管理系统的技术解决方案和新能源电网市场前景，这些问题都是未来新能源地区电网发展的核心，需要我们充分重视。同时，国家补贴也可以用于邀请高级制造商、半导体行业专家、互联网和电子元件以及分析机构的嘉宾，到各规模化新能源地区进行座谈或技术指导，提升电网无功分层优化技术质量。

3 绿色发展助力规模化新能源的地区电网无功分层优化

规模化新能源的地区电网无功分层优化需要绿色发展方式的支持助力。新能源的广泛使用将改变传统电力系统的未来前景。此外，根据资源特点、地理分布和建设条件等灵活布局，各规模化能源地区可以推出新能源和能源储能、新能源和氢气、水电和光伏和储能等多协调能源新模式，充分落实绿色发展。

在需求方面，电力在能源消耗中的参与度显著增加，最终新能源消耗的进程加快。电能的替代将继续增加电力在建筑、运输和工业终端领域的参与。供需侧的结构变化将给电网的安全、稳定和生态效率带来重大挑战，这就需要规模化新能源地区的电网无功分层优化中充分考虑到绿色发展。因此，各能源规模区域迫切需要启动绿色新能源体系建设，在全社会新能源资源优化配置中发挥积极作用，促进绿色能源的生产和消费，实施能源发展战略。

规模化新能源电网分层优化强调数字技术的进步和改变用户系统的要求，以构建多种电力交互的新兴系统，推动互动式新能源存储网络与关键技术的融合，使电力网络展现出绿色高效、灵活开放和数字化赋权三大特点。高比例的新能源特性将给可靠的能源供应带来新的挑战，比如说波动性和间歇性，这些都将给持续可靠的能源供应带来新的挑战。因此，各规模化能源区必须充分依靠绿色发展来实现电网无功分层优化。常规能源监管现在已经难以应对新能源的日常波动，新能源消耗将面临巨大挑战。

此外，风力发电和光伏发电存在很大的不确定性，风能的使用小时数与光伏能源的使用小时数存在较大差异，这对新能源电网无功分层优化的系统规划提出了更高的要求，我们要在绿色发展的前提下保障新能源的高效使用。新能源作为一种清洁终端电源，电力将成为新能源消耗的主要品种，电网无功分层结构将更加多样化，而用户方面的多样性行为将导致分层优化预测和协调电费的难度更大，这就需要我们加大绿色投入，使得电源、网络和负载之间的相互作用减缓电力系统中的波动。

比如说，未来这些能够助力绿色发展的新能源将占据主导地位，在中国可再生能源装置中将超过50%，在可再生能源消费社会增长中约占三分之二的增长，这就更需要电网的无功分层优化也能够秉持绿色发展的理念。在未来一场新的技术革命中，具有低碳或零电碳排放的深层电气系统正在引入电网无功分层优化之中。随着新能源装置规模的迅速增加，电网分层的功率特性将变得更加复杂，不确定性也越来越明显。

超高压柔性能源传输技术将支持大规模集中开发新能源，支持电网无功分层区间的高效优化配置。数字调节技术可以使电网更加灵活可控，可以实现灵活、安全、高效地接入新电网，以及新能源的消化也可以通过这种方式高效地分布在现场。通过终端设备的新一代数字技术，可以提高收集数据、分析和实施电网无功分层的能力，因为电网是具有感知能力的，这种可以智能和快速执行的能力，可以将传统数字技术与新能源电网分层技术深度融合，能够促进电气系统的智能化，为能源电气网络的负载和存储的集成协调发展提供关键保障，以上这些都是保障绿色发展的前提所带来的好处。

绿色发展能够使新的电气系统作为优化能源分配的新平台，在电网无功分层中发挥更重要的作用，从而提高新能源的消化效率和经济性。与此同时，新一代数字技术可以使电网无功分层的实质性、可测量和可控制成为现实，从而达到优化效果。

4 大规模储能助力规模化新能源的地区电网无功分层优化

规模化新能源的地区电网无功分层优化需要大规模储能技术的支持助力。大量电子电力变压器型储能装置的增加，将进一步增加电网无功分层技术系统的复杂性，这就需要大规模储能技术的支持。电网安全稳定运行的最大困难，目前便集中在具有规模化新能源的地区无法形成大规模储能。新能源具有广泛的接入优势，使得电力系统中电压稳定控制问题突出，大规模使用新能源增加了电力系统的不确定性，并对电网安全构成威胁。

此外，新能源还存在电网无功分层优化发电能力小、机组数量多等问题。这些问题的解决都需要大规模储能的发展。未来，全国新能源发电机和大规模节能新数据的先进技术、储能核心都将可以为电网无功分层优化技术助力，确保国家能源安全。社会多方要坚持推进大规模储能科技的进步和创新，建成电力新体系，引领关键技术的大进步。

比如说，大规模高效新能源储能技术是构建新能源体系的关键，各企业有必要集中建设新的发电站和实现精确建模技术的集聚，以及监测和预测电网无功分层优化的新技术。在新能源消耗方面，需要打破传统电网的协调充电和储能技术，以大概率电量平衡，实现电网分层的全景运行模拟，以提高电网中大规模能源的负荷能力。

与电网相连的电子电源设备的稳定运行控制技术也是必不可少的，精确技术控制系统的创新可以帮助研究和发现高比例的电力电子设备，并联接系统目前仍然存在的稳定性问题，经过复杂的数字电网控制技术，可以实现新的电气系统，保障稳定性。

因此，大规模储能是未来新能源系统电网无功分层优化的重要应用技术。大规模储能技术在电网中的应用有利于节能减排，可以实现用户能源需求的调节，也可以进一步推广抽水蓄能电站、压缩空气蓄能、超导磁储能系统等技术应用的发展，实现研究应用系统的集成与调节技术，这将进一步满足新能源系统安全稳定运行的需要。

5 结语

在未来的能源消费中，可再生能源所占份额将以新能源消费和电力消费的增加为主。这意味着在未来，新能源将成为电力系统的主要能源，而传统的化石能源（如煤炭能源）将被归入辅助能源。未来各规模化新能源公司要加快新能源体系建设，以科技创新支撑新能源体系建设，帮助实现电网无功分层优化。