核心提示 隨著新能源的大規(guī)模開發(fā)和跨區(qū)電網(wǎng)建設(shè)的穩(wěn)步推進，電網(wǎng)調(diào)度控制作為電網(wǎng)運行的指揮中樞，面臨跨區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)電氣聯(lián)系增強、運行特性日趨復雜、不確定性凸顯等挑戰(zhàn)。現(xiàn)有調(diào)度控制系統(tǒng)的自動化和智能化水平亟待提升。中國電力科學研究院有限公司以提升正常運行工況下大電網(wǎng)調(diào)控智能化水平為出發(fā)點，研發(fā)大電網(wǎng)自適應巡航調(diào)度技術(shù)，橫向上將電網(wǎng)調(diào)度控制的感知、評估、決策和控制等功能靈活組合、智能聯(lián)動，縱向上以任務(wù)為導向?qū)崿F(xiàn)多級調(diào)度的協(xié)同控制。
什么是大電網(wǎng)自適應巡航調(diào)度
巡航是航空領(lǐng)域的技術(shù)術(shù)語，近年來被引入到汽車領(lǐng)域。帶有自適應巡航功能的汽車在無需人工干預的情況下能夠自動作出減速、剎車、方向校正等決策。大電網(wǎng)自適應巡航調(diào)度，是指在電網(wǎng)正常運行工況下統(tǒng)籌全網(wǎng)可調(diào)可控資源，采用統(tǒng)一決策、分散控制的多級調(diào)度協(xié)同控制模式，確定調(diào)度目標，自動執(zhí)行電網(wǎng)實時平衡控制和安全自校正控制，自主控制頻率、電壓、潮流。大電網(wǎng)自適應巡航調(diào)度是新一代調(diào)度自動化系統(tǒng)的核心功能場景，包括態(tài)勢感知、控制決策和自動控制等功能模塊。
態(tài)勢感知功能模塊可以采集與評估電網(wǎng)運行狀態(tài)，是電網(wǎng)自適應巡航調(diào)度的“雷達傳感器”，主要用來獲取電網(wǎng)的多維運行數(shù)據(jù)并實時評估電網(wǎng)運行狀態(tài)。多維運行數(shù)據(jù)包括電網(wǎng)模型、電網(wǎng)運行狀態(tài)、負荷及新能源出力預測等數(shù)據(jù)。實時評估則從安全高效和清潔低碳等方面評價電網(wǎng)運行狀況，快速發(fā)現(xiàn)各類運行風險，了解清潔能源消納趨勢，指導后續(xù)運行策略的優(yōu)化調(diào)整。實時評估的準確性關(guān)系到電網(wǎng)自適應巡航調(diào)度的效果。
控制決策功能模塊包括巡航適應性判斷和運行狀態(tài)自適應校正兩個功能，是電網(wǎng)自適應巡航調(diào)度的“決策大腦”。巡航適應性判斷用來判斷電網(wǎng)當前是否適合執(zhí)行“自適應巡航”功能，在正常運行工況下按照既定規(guī)則執(zhí)行電網(wǎng)調(diào)度穩(wěn)態(tài)自適應巡航，當電網(wǎng)發(fā)生系統(tǒng)級告警、存在暫態(tài)/動態(tài)穩(wěn)定問題或者人工設(shè)置停止時退出自適應巡航功能。電網(wǎng)運行狀態(tài)自適應校正包括靜態(tài)安全在線決策、多級實時計劃聯(lián)動決策、全網(wǎng)有功頻率協(xié)同決策和樞紐節(jié)點無功電壓優(yōu)化等核心功能。
自動控制功能模塊可將控制決策功能模塊生成的調(diào)控目標和策略下發(fā)給各級調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，是電網(wǎng)自適應巡航調(diào)度的“控制系統(tǒng)”，也是具體控制執(zhí)行模塊。該模塊通過部署在監(jiān)控系統(tǒng)的有功頻率控制、無功電壓控制等自動控制軟件實現(xiàn)控制目標、策略的進一步分析和優(yōu)化，最終實現(xiàn)對電網(wǎng)的閉環(huán)控制。
實現(xiàn)多項關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新
為適應電網(wǎng)安全高效、清潔低碳的發(fā)展需要，國家電網(wǎng)有限公司組織中國電科院、南瑞集團、區(qū)域電力調(diào)控分中心和省級電力調(diào)控中心，在2017年啟動國家重點研發(fā)計劃項目“大電網(wǎng)智能調(diào)度與安全預警關(guān)鍵技術(shù)研究及應用”，研發(fā)新一代調(diào)度自動化系統(tǒng)，以實現(xiàn)正常運行工況下電網(wǎng)自適應巡航調(diào)度、全局風險協(xié)同防控和復雜故障協(xié)同處置。其中，在正常運行工況下大電網(wǎng)自適應巡航調(diào)度方面，項目實現(xiàn)了多級調(diào)度計劃聯(lián)動決策、源荷協(xié)同有功頻率決策和控制、自動無功電壓控制等關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新。
●多級調(diào)度計劃聯(lián)動決策
多級調(diào)度計劃聯(lián)動決策是指一級分析決策中心（目前部署在國調(diào)中心、區(qū)域電力調(diào)控分中心）和二級分析決策中心（目前部署在省級電力調(diào)控中心）聯(lián)動編制調(diào)度計劃，一級分析決策中心考慮全網(wǎng)運行情況，自動開展聯(lián)絡(luò)線統(tǒng)一優(yōu)化計算，并將聯(lián)絡(luò)線優(yōu)化計算結(jié)果送入省級電網(wǎng)的二級分析決策中心；二級分析決策中心編制兼顧安全、經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保的機組實時出力計劃或負荷調(diào)整計劃。各級調(diào)度計劃的調(diào)度目標可以選取調(diào)度成本、社會效益、節(jié)能環(huán)保等其中之一作為單目標，也可以將上述目標通過權(quán)重結(jié)合起來形成多目標調(diào)度。
由于電力系統(tǒng)實際運行時可能存在偏離既定目標的情況，多級調(diào)度計劃聯(lián)動決策技術(shù)基于實時評估指標和電網(wǎng)需求調(diào)整權(quán)重，能夠自動修正和調(diào)整實時計劃的調(diào)度目標，實現(xiàn)大電網(wǎng)自適應巡航的“方向校正”。
●源荷協(xié)同有功頻率決策和控制
源荷協(xié)同有功頻率決策和控制即互聯(lián)電網(wǎng)發(fā)生頻率或跨區(qū)聯(lián)絡(luò)線功率擾動事件時，一級分析決策中心應用區(qū)域控制偏差功能，根據(jù)全網(wǎng)調(diào)頻資源分布、調(diào)頻需求和電網(wǎng)潮流約束，制訂全網(wǎng)最優(yōu)調(diào)頻響應或功率調(diào)整決策，并利用動態(tài)區(qū)域控制偏差（動態(tài)ACE）等多級聯(lián)動的交互手段快速調(diào)整需求；各級調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)挖掘源網(wǎng)荷儲各類調(diào)度對象的調(diào)頻能力，開展有功頻率協(xié)調(diào)控制。
源荷協(xié)同有功頻率控制功能是在原有的自動發(fā)電控制（AGC）功能基礎(chǔ)之上，基于控制決策模塊的優(yōu)化決策結(jié)果對電網(wǎng)實施有功平衡的超前控制、輸電斷面安全預防和校正控制。該功能可利用控制區(qū)內(nèi)常規(guī)發(fā)電、清潔能源發(fā)電、儲能、可控負荷和虛擬電廠等新型調(diào)節(jié)資源，執(zhí)行控制目標的優(yōu)化分配和資源優(yōu)化調(diào)用。
●自動無功電壓控制
自動無功電壓控制基于分析決策中心的全網(wǎng)優(yōu)化決策結(jié)果，考慮電壓穩(wěn)定分析評估和動態(tài)無功儲備評估約束，以調(diào)整代價最小為目標，優(yōu)先對控制區(qū)域內(nèi)越限電壓進行校正控制；根據(jù)當前電壓、無功與分析決策目標之間的偏差，計算控制區(qū)內(nèi)各無功資源調(diào)節(jié)量并對廠站側(cè)下發(fā)控制指令，實現(xiàn)全網(wǎng)優(yōu)化決策目標的跟蹤執(zhí)行。
提高大電網(wǎng)調(diào)度控制智能化水平
大電網(wǎng)自適應巡航調(diào)度試點應用后，實現(xiàn)了無人工干預的頻率、電壓、潮流的自主控制。
以靜態(tài)安全問題為例，傳統(tǒng)處理模式是調(diào)度員在監(jiān)盤時發(fā)現(xiàn)斷面重載或越限，人工啟動狀態(tài)估計、靈敏度分析、安全約束調(diào)度等應用。這些應用功能分散，自動化和智能化水平不足，需要調(diào)度員隨時監(jiān)盤、多次操作。如果需要調(diào)用多級調(diào)度資源調(diào)節(jié)重載斷面，調(diào)度員還要進行多級之間的協(xié)調(diào)溝通。應用自適應巡航調(diào)度技術(shù)后，感知、評估、決策和控制等功能可靈活組合、一鍵智能聯(lián)動，使得調(diào)度員的工作量減少、大電網(wǎng)調(diào)度控制的智能化水平提高。
目前，大電網(wǎng)自適應巡航調(diào)度結(jié)合新一代調(diào)度自動化系統(tǒng)已在華東及江蘇、寧夏等區(qū)域和省級電網(wǎng)實現(xiàn)試點應用，后續(xù)將隨著新一代調(diào)度自動化系統(tǒng)的全面推廣在更大范圍應用。
（作者單位：中國電力科學研究院有限公司）
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