國網(wǎng)西北分部：泛在物聯(lián)技術(shù)在大電網(wǎng)柔性調(diào)度中的探索與實(shí)踐

泛在物聯(lián)技術(shù)在大電網(wǎng)柔性調(diào)度中的探索與實(shí)踐張振宇3一、能源轉(zhuǎn)型中的送端電網(wǎng)特征演變2019年新能源裝機(jī)達(dá)裝機(jī)2019年新能源裝機(jī)達(dá)裝機(jī)穿透率潔低碳、安全高效的能源體系”,進(jìn)一達(dá)到101.6%,與同等相當(dāng)(德國)最大發(fā)電出力達(dá)到101.6%,與同等相當(dāng)(德國)最大發(fā)電出力比突破18%占全網(wǎng)總發(fā)電出力的44%4一、能源轉(zhuǎn)型中的送端電網(wǎng)特征演變隨著新能源大量替代常規(guī)電源，各種新型用能設(shè)備廣泛接入，送端電網(wǎng)物理特性等發(fā)生巨大變化：一是電力電子化設(shè)備數(shù)量多，已超過全網(wǎng)設(shè)備數(shù)量的一半，單一電力電子設(shè)備及設(shè)備群的容量大；二是電力電子化設(shè)備間容量、電壓等級級差大，特高壓直流是單個風(fēng)電機(jī)組容量的數(shù)千倍(1200萬干瓦/5兆瓦),電壓也高出新能源機(jī)組上千倍(1100千伏/690伏)。相連FACTS容量達(dá)2250兆乏大吉泉直流額定功率1200萬千瓦5柔性柔性化電力電子化設(shè)備規(guī)模的增大、數(shù)量的增多，使送端電網(wǎng)體現(xiàn)出“柔性化”特征，并帶來元件耦合程度更加復(fù)雜、精準(zhǔn)感知難度增大、電力平衡難度加大等一系列問題，這就要求我們必須要用新的泛在電力物聯(lián)技術(shù)，以柔性化的手段應(yīng)對能源轉(zhuǎn)型的需求。柔性調(diào)度控制是上述措施在調(diào)度端應(yīng)用的體現(xiàn)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)泛在物聯(lián)泛在物聯(lián)6一、能源轉(zhuǎn)型中的送端電網(wǎng)特征演變代代清潔清潔水平柔性調(diào)度水平泛在物聯(lián)技術(shù)在送端電網(wǎng)調(diào)度控制中的探索與實(shí)踐8不近年來，隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大、輸電通道的密集，惡劣天氣等因素引發(fā)的短時多發(fā)故障，往往造成嚴(yán)重影響。結(jié)合泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，如何利用好泛在物聯(lián)信息，將單一設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)因素轉(zhuǎn)化成對整個電網(wǎng)潛在風(fēng)險(xiǎn)的感知和量化評估，如何建立科學(xué)合理的控制標(biāo)準(zhǔn)和策略，有效降低故障影響，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性，是我們需要研究解決的問題。時間所屬調(diào)度原因國調(diào)6:08-6:21,東明開關(guān)站五條線路先后跳閘，造成陽城電廠7臺機(jī)組跳閘嚴(yán)重霧霾西北9:01-12:56,750kV吐哈雙暴風(fēng)雪西北18:47-23:36,南疆巴楚近區(qū)發(fā)生多條線路相繼跳閘強(qiáng)風(fēng)92)根據(jù)設(shè)備的最短故障間隔，我們評估控制量和控制速度，制定何時控制、控制多感知范圍覆蓋到整個西北電網(wǎng)!Om10分鐘內(nèi)調(diào)減斷面20萬20分鐘后750kV阿楚I線跳閘“電-電”轉(zhuǎn)換過程非線性化特點(diǎn)突出，與常規(guī)電源電磁轉(zhuǎn)換過程有很大不同，傳統(tǒng)的感知手段已經(jīng)難以適應(yīng)新能源的特性感知握機(jī)組在擾動下的動態(tài)行為。CORPORATIONOFCH新能源動態(tài)感知能力的缺失對電網(wǎng)控制造成怎樣的影響?新能源在故障下可能進(jìn)入低穿、高穿、脫網(wǎng)等不同的中間過程，動態(tài)行為復(fù)雜且難以根據(jù)外特性確定，而感知能力的缺失，導(dǎo)致新能源中間過程狀態(tài)信息的準(zhǔn)確掌握難度大，在電網(wǎng)緊急控制過程中，無法考慮中間過程的影響，只能采取簡單粗放的控制手段，大幅增加控制代價和運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。粗放的控制手段觀測感知新能源機(jī)組工觀測感知新能源機(jī)組工傳統(tǒng)電力系統(tǒng)狀態(tài)方程電力電子化系統(tǒng)-ru?voe)·-ru?voe)·(x≤x(f)≤t)在對狀態(tài)方程進(jìn)行簡化的基礎(chǔ)上，在傳統(tǒng)的緊急控制之外，針對新能源脫網(wǎng)量，基于在線匹配思想，增加相應(yīng)的緊急控制手段。通過將新能源脫網(wǎng)引發(fā)的電磁功率變化△Pe(t)作為在線匹配控制的輸入，在不同時刻分段在線匹配相應(yīng)策略，精準(zhǔn)調(diào)用控制資源，緩解控制需求與控制量難以匹配的問題，實(shí)現(xiàn)新能源擾動過程中的柔性化緊急控制。后續(xù)隨著電力系統(tǒng)泛在物聯(lián)水平的快速提升、新能源全景監(jiān)控的廣泛應(yīng)用和緊急控制技術(shù)的日益發(fā)展，引入反饋的思路，在在線匹配的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)對于電磁功率變化△Pe(t)的實(shí)時反饋，快速減小故障后電磁功率與機(jī)械功率間的差額，提高系統(tǒng)穩(wěn)定水平。事故前全信息實(shí)時監(jiān)視化事故后行動行為輔估調(diào)用新能準(zhǔn)控制國家電網(wǎng)有限公司原有：預(yù)控交直流嚴(yán)重故障新能源不脫網(wǎng)，近區(qū)新能源嚴(yán)重受限國家電網(wǎng)有限公司原有：預(yù)控交直流嚴(yán)重故障新能源不脫網(wǎng)，近區(qū)新能源嚴(yán)重受限在此基礎(chǔ)上，開展了基于新能源全景感知控制的電網(wǎng)柔性緊急控制系統(tǒng)構(gòu)建工作，初步實(shí)現(xiàn)在線匹配的功能，全面提升電網(wǎng)防御新能源脫網(wǎng)引發(fā)的頻率沖擊的能力。待系統(tǒng)建成后可提升祁韶直流近區(qū)風(fēng)電最大出力約150萬干瓦。新能源全景監(jiān)控感知新能源機(jī)組信息新能源脫網(wǎng)量實(shí)時監(jiān)測光伏快速頻率響應(yīng)新能源快速頻率響應(yīng)光伏快速頻率響應(yīng)新能源快速頻率響應(yīng)功率調(diào)整△Pk?柔性化緊急控制系統(tǒng)近區(qū)新能源最大出力基本不受頻率問題的制約探索大電網(wǎng)電力電子感知信息處理技術(shù)，構(gòu)建分布、分層的數(shù)據(jù)處理系探索大電網(wǎng)電力電子感知信息處理技術(shù)，構(gòu)建分布、分層的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，結(jié)合邊緣計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)，解決全網(wǎng)海量感知數(shù)據(jù)的處理問題。二、泛在物聯(lián)技術(shù)在送端電網(wǎng)調(diào)度控制中的探索與實(shí)踐CORPORATON基于泛在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，解決了新能源機(jī)組動態(tài)行為難以感知、控制措施與控制量難以匹配的問題，實(shí)現(xiàn)了新能源機(jī)組故障全過程的動態(tài)感知和系統(tǒng)緊急控制手段的有效拓展。未來，需要在以下兩方面開展相關(guān)研究：開發(fā)推廣適用于特高壓直流近區(qū)等關(guān)鍵區(qū)域的電力電子設(shè)備全景監(jiān)控裝置，增強(qiáng)電網(wǎng)對電力電子設(shè)備動態(tài)信息的觀測水平，提升電網(wǎng)掌控能力。點(diǎn)換”2P行”t1V理球a3教大全8新能源發(fā)電是否可以納入電網(wǎng)的方式安排及運(yùn)行控制，關(guān)鍵問題在于新能源波動性及隨機(jī)性帶來的預(yù)測偏差是否會給電網(wǎng)運(yùn)行增加風(fēng)險(xiǎn)。我們建立一種新型的平衡體系，按運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)不增加的前提將新能源發(fā)電以一定的比例納入電網(wǎng)運(yùn)APN新型備用體系納入比例x與負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確率及新能源預(yù)測準(zhǔn)確率均相關(guān)，由APN右圖可見：負(fù)荷預(yù)測和新能源預(yù)測準(zhǔn)確率的提高，均可增加納入比例。新能源預(yù)測準(zhǔn)確率提高1%,納入比例可增加0.015-0.022。假設(shè)一個最大發(fā)電負(fù)荷為1000萬千瓦的電網(wǎng)，新能源預(yù)測500-600萬千瓦，負(fù)荷及新能源預(yù)測準(zhǔn)確率分別為98%、85%,經(jīng)過計(jì)算可得：(1)可納入新能源電力298.8萬干瓦；(2)負(fù)荷預(yù)測提高一個百分點(diǎn)，約增加納入新能源電力15.9萬；(3)新能源預(yù)測提高一個百分點(diǎn)，約增加納入新能源電聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用，提高了負(fù)荷及新能源預(yù)測水平，并將以上理論應(yīng)用于日前備用留取和“區(qū)域電網(wǎng)智能協(xié)調(diào)量泛在物聯(lián)技術(shù)應(yīng)用應(yīng)用于提高預(yù)測水平：范圍新能CORPORATIONOF二、CORPORATIONOF新型平衡體系應(yīng)用于“I-GO”方面，電網(wǎng)約束條件為新能源送出斷面實(shí)際功率不超過穩(wěn)定限額，“I-GO”將斷面內(nèi)常規(guī)能源機(jī)組(水、火電)及新能源機(jī)組等效為一個“虛擬電廠“,通過跟蹤感知斷面內(nèi)負(fù)荷、風(fēng)光資源情況情況，對“虛擬電廠”控制策略進(jìn)行優(yōu)化，尋找一種滿足斷面利用率最高和新能源消納空間最大的理想狀態(tài)。路智能協(xié)調(diào)路智能協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)斷面裕度判斷我們將新型備用體系應(yīng)用在陜北電網(wǎng)“I-GO”實(shí)時控制問題上，按照風(fēng)險(xiǎn)不變的原則計(jì)算將新能源超短期預(yù)測納入實(shí)時控制，有效的提升了斷面利用的效率。指令在陜北電網(wǎng)“I-GO”推廣情況：陜北外送斷面在新能源大發(fā)期間利用率由90%提高至98%以上，新能源受阻電量下降21%,降低新能源受阻率1.5個百分點(diǎn)。12“持續(xù)推進(jìn)大電網(wǎng)掌控能力升級”、“持續(xù)推進(jìn)清潔能源消納能力升級”,構(gòu)建了涵蓋柔性調(diào)度控制的西北電網(wǎng)柔性調(diào)度體支援服務(wù)市場能模式服務(wù)市場能模式不到四年時間，西北電網(wǎng)新能源裝機(jī)增長2719西北電網(wǎng)新能源棄電量下降180億干瓦時，棄在裝機(jī)增長36.7%的情況下，西北電網(wǎng)新能源新能薄利用率新能源發(fā)電占比全方位精益化控制智能化控制曲用全方位精益化控制智能化控制曲用3.從西北電網(wǎng)電力電子元件的數(shù)量和對電網(wǎng)的影響來看，泛在物聯(lián)技術(shù)是我們認(rèn)識、感知、控制電網(wǎng)的有力手段，應(yīng)用場景非常廣泛。西北電網(wǎng)泛在物聯(lián)技術(shù)的探索與實(shí)踐，以把握電網(wǎng)客觀規(guī)律為基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)模型的深入分析為切入口，以先進(jìn)物聯(lián)技術(shù)為手段，具有一定的普遍性。斷近可控功率現(xiàn)應(yīng)用層同控制四于泛正物收應(yīng)機(jī)斷近可控功率現(xiàn)應(yīng)用層同控制四于泛正物收應(yīng)機(jī)體能的應(yīng)用源業(yè)務(wù)中臺業(yè)務(wù)中臺基數(shù)優(yōu)比新能源全需監(jiān)位平基數(shù)優(yōu)比臺客固出斷能涼四省的決品應(yīng)對度古流沖士的由四公全防沖體無三于處部仁總舊升客固出斷能涼四省的決品應(yīng)對度古流沖士的由四公全防沖體無三于處部仁總舊升儲網(wǎng)斷在省送能力中網(wǎng)醫(yī)行安全效需評估決結(jié)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺網(wǎng)邊緣智能調(diào)控接術(shù)支厚平臺邊緣智能息籍全域多維度氣象、電網(wǎng)及設(shè)備全域多維度氣象、電網(wǎng)及設(shè)備運(yùn)行信息的泛在物聯(lián)里見=機(jī)里特高壓一交白流一4.未