全景可觀下的聚合電網(wǎng)調(diào)控理論研究.pdf

1、受節(jié)能減排等政策的驅(qū)使，可再生能源發(fā)電以集中、分布或微網(wǎng)的形式大規(guī)模的并入電網(wǎng)，使電網(wǎng)中的電源形式（如風(fēng)、光、儲(chǔ)、火、水等）日趨多樣化。這些電源分散分布于電網(wǎng)的各個(gè)部分，從而使電網(wǎng)的電源無論在地域分布上還是容量大小上都呈現(xiàn)不均衡性。
　　由于可再生能源發(fā)電具有間歇性和波動(dòng)性的特點(diǎn)，從而使分散分布于電網(wǎng)各地域的可再生能源發(fā)電在每一時(shí)刻的容量和可利用因子也不同。在最大化利用可再生能源發(fā)電政策的驅(qū)動(dòng)下，導(dǎo)致電網(wǎng)的潮流流向存在時(shí)間和空間上

2、的不清晰性，打破了傳統(tǒng)輸電與配電邏輯清晰的界限，使目前發(fā)輸配用邏輯清晰的調(diào)控解析方式失效。
　　為了最大化利用電網(wǎng)各地域的可再生能源發(fā)電，但由于其波動(dòng)性和不確定性，因此必須統(tǒng)籌電網(wǎng)各地域的風(fēng)、光、儲(chǔ)、火、水等資源，使其互為補(bǔ)充。然而，電網(wǎng)各地域的信息是分散管理的，由此使現(xiàn)有的集中調(diào)控方法無法使用，調(diào)控方式由集中向分散發(fā)展。
　　面對(duì)新形勢(shì)下電網(wǎng)電源分布不均衡、潮流流向不清晰、集中向分散發(fā)展等新問題，電網(wǎng)集中的調(diào)控手段必須改變

3、，否則就難以做到可再生能源發(fā)電的最大化利用。
　　由此，為了解決這一問題，必須對(duì)電網(wǎng)全局（包含了傳統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、用電等）進(jìn)行統(tǒng)籌調(diào)度和控制。本文以此為線索，在電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)全景可觀測(cè)基礎(chǔ)下，對(duì)電網(wǎng)的統(tǒng)籌調(diào)度與控制理論進(jìn)行了較深入的研究，研究共分為七個(gè)部分，首先，介紹了電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)全景可觀測(cè)基礎(chǔ);然后，提出了電網(wǎng)全局拓?fù)浞治龇椒?第三，提出了聚合電網(wǎng)概念及其形成方法;第四，提出了聚合電網(wǎng)觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)函數(shù)的形成方法;第五，提出了聚合

4、電網(wǎng)觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)函數(shù)的規(guī)律挖掘方法;第六，提出了聚合電網(wǎng)調(diào)控函數(shù)的形成方法及其應(yīng)用;第七，提出了聚合電網(wǎng)之間協(xié)調(diào)調(diào)控函數(shù)的形成方法及其應(yīng)用。該七個(gè)部分前后關(guān)聯(lián)，層層遞進(jìn)，將資源互補(bǔ)、時(shí)空關(guān)聯(lián)、集中與分散等決策理念蘊(yùn)含其中，構(gòu)成一個(gè)較完整的基礎(chǔ)理論體系。主要工作和創(chuàng)新成果體現(xiàn)如下:
　　(1)給出了電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)全景可觀測(cè)基礎(chǔ)。首先給出了電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)全景可觀測(cè)的定義;然后，在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，介紹了電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)全景可觀測(cè)信息的管理方式，

5、這也是后續(xù)研究的基礎(chǔ)。
　　(2)提出了電網(wǎng)全局拓?fù)浞治龇椒?。在?duì)已有的拓?fù)浞治鲅芯砍晒偨Y(jié)歸納的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前風(fēng)、光等可再生能源發(fā)電以集中、分布或微網(wǎng)的形式并入電網(wǎng)各電壓等級(jí)背景，要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)統(tǒng)籌的基礎(chǔ)是已知電網(wǎng)全局拓?fù)洹Ｓ捎陔娋W(wǎng)全局拓?fù)湫畔⑹欠稚⒐芾淼?，由此使現(xiàn)有的集中式方法無法使用。對(duì)此，提出了分散、并行的實(shí)現(xiàn)廠站拓?fù)浞治鲆约皬S站之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龅碾娋W(wǎng)全局拓?fù)浞治龇椒ā?br>　　(3)提出了聚合電網(wǎng)的概念及其形

6、成方法。針對(duì)電網(wǎng)范圍廣、信息分散等難題，在全景量測(cè)環(huán)境下，首先提出了觀測(cè)點(diǎn)、觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)函數(shù)、聚合電網(wǎng)、聚合電網(wǎng)調(diào)控函數(shù)等概念，以及圍繞聚合電網(wǎng)調(diào)控、聚合電網(wǎng)之間協(xié)調(diào)調(diào)控的全局統(tǒng)籌思路和構(gòu)架。而實(shí)現(xiàn)聚合電網(wǎng)調(diào)控、聚合電網(wǎng)之間協(xié)調(diào)調(diào)控的關(guān)鍵是形成電網(wǎng)全局中的各個(gè)聚合電網(wǎng)。由此在電網(wǎng)全局拓?fù)浞治鐾瓿傻幕A(chǔ)上，提出了聚合電網(wǎng)分散、協(xié)調(diào)的形成方法。
　　(4)提出了聚合電網(wǎng)觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)函數(shù)的形成方法。根據(jù)前面的構(gòu)架，在聚合電網(wǎng)形成的基礎(chǔ)上，以

7、單層聚合電網(wǎng)為研究對(duì)象，在觀測(cè)點(diǎn)概念的引導(dǎo)下，提出了觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)函數(shù)的概念及其兩層內(nèi)涵。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)電力系統(tǒng)中兩種不同類型的廠站，提出了兩種不同類型的觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)函數(shù)并介紹了其特點(diǎn)?；趥鹘y(tǒng)戴維南等值理論，在計(jì)算出廠站戴維南等值參數(shù)的基礎(chǔ)上，提出了戴維南等值參數(shù)與廠站內(nèi)部控制量、被動(dòng)量之間的函數(shù)關(guān)系，從而形成了兩種類型的觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)函數(shù)。通過該研究，對(duì)于簡(jiǎn)化聚合電網(wǎng)的分析和調(diào)控具有重要作用。
　　(5)提出了聚合電網(wǎng)觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)函數(shù)的

8、規(guī)律挖掘方法。在聚合電網(wǎng)觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)函數(shù)形成的基礎(chǔ)上，以單層聚合電網(wǎng)為研究對(duì)象，以觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)函數(shù)信息中的觀測(cè)點(diǎn)電壓為例，提出了觀測(cè)點(diǎn)電壓的變化聚類以及該聚類所從屬控制量的周期性規(guī)律挖掘方法。通過該研究，對(duì)于深入理解和重視觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)函數(shù)，并為實(shí)現(xiàn)聚合電網(wǎng)由可觀向可控的轉(zhuǎn)變提供了重要基礎(chǔ)。
　　(6)提出了聚合電網(wǎng)調(diào)控函數(shù)的形成方法及其應(yīng)用。聚合電網(wǎng)包含了多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)函數(shù)，每一觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)函數(shù)與一廠站對(duì)應(yīng)。在全景量測(cè)環(huán)境下，各廠站可以連

9、續(xù)不斷的記錄系統(tǒng)周期性運(yùn)行所形成的觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)函數(shù)信息，該信息包含了本地預(yù)測(cè)、決策、控制（校正）信息。當(dāng)廠站預(yù)測(cè)到本地未來負(fù)荷水平后，基于迭代學(xué)習(xí)控制理論，通過對(duì)歷史觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)函數(shù)信息的學(xué)習(xí)就可以漸進(jìn)的改進(jìn)本地的控制量，從而形成觀測(cè)點(diǎn)調(diào)控函數(shù)。觀測(cè)點(diǎn)調(diào)控函數(shù)的組合就是聚合電網(wǎng)調(diào)控函數(shù)。當(dāng)聚合電網(wǎng)輸電線路有功發(fā)生越限，通過觀測(cè)點(diǎn)調(diào)控函數(shù)之間的協(xié)調(diào)就可以消除越限。通過該研究，實(shí)現(xiàn)了聚合電網(wǎng)可觀、可控的有機(jī)結(jié)合，為解決新形勢(shì)下輸配界限不清晰、信

10、息分散的電網(wǎng)調(diào)度與控制提供了重要的解決思路。
　　(7)提出了聚合電網(wǎng)之間協(xié)調(diào)調(diào)控函數(shù)的形成方法及其應(yīng)用。由于聯(lián)絡(luò)站是相鄰多個(gè)聚合電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)廠站，其實(shí)質(zhì)是通過聯(lián)絡(luò)站內(nèi)觀測(cè)點(diǎn)與相鄰多個(gè)聚合電網(wǎng)的關(guān)聯(lián)，因而提出了聯(lián)絡(luò)站內(nèi)各觀測(cè)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系方程，結(jié)合單層聚合電網(wǎng)調(diào)控函數(shù)，給出了聚合電網(wǎng)之間協(xié)調(diào)調(diào)控函數(shù)的形成方法，并使用黑板模型予以求解，通過實(shí)際算例驗(yàn)證了該研究的有效性。通過該研究，對(duì)于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)資源互補(bǔ)的統(tǒng)籌調(diào)度與控制具有重要意義