當(dāng)前電網(wǎng)調(diào)度基本采取“源隨荷動、只調(diào)整集中式發(fā)電”的傳統(tǒng)調(diào)度模式，負(fù)荷和儲能未納入調(diào)度范疇。隨著新能源和直流的快速發(fā)展，儲能等新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，電網(wǎng)特性日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)“源隨荷動”的調(diào)度模式已難以為繼，面臨一系列問題。

有學(xué)者分析了我國新能源并網(wǎng)及消納的基本情況，闡明了產(chǎn)生棄風(fēng)、棄光問題的根源。以華東地區(qū)為例，分布式光伏“盲調(diào)”現(xiàn)象普遍，調(diào)管范圍內(nèi)分布式光伏信息采集率僅為54.7%，其中無線采集達45.9%，數(shù)據(jù)實時性、可靠性較差，且對分布式能源管控能力不足，主要表現(xiàn)在：

①電網(wǎng)頻率安全風(fēng)險增大，超過1200萬kW的分布式光伏接入低電壓等級電網(wǎng)，頻率耐受能力差，在直流故障、頻率異常情況下會大規(guī)模無序脫網(wǎng)，進一步增大功率缺額，降低電網(wǎng)頻率，引發(fā)聯(lián)鎖故障風(fēng)險增大；

②電力平衡與調(diào)峰壓力不斷增加，隨著特高壓工程投運，浙江、江蘇、安徽等省受端電網(wǎng)特征明顯，分布式光伏爆發(fā)式增長，與集中式光伏、風(fēng)電、水電等易形成疊加效應(yīng)，加劇了電網(wǎng)調(diào)峰困難；

③無功平衡電壓控制問題更加突出，國慶、春節(jié)等假日，電網(wǎng)負(fù)荷下降明顯，無功大量過剩，在分布式光伏大發(fā)時，電網(wǎng)局部區(qū)域有功倒送嚴(yán)重，使系統(tǒng)電壓進一步提升甚至越限，影響系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性；

④電能質(zhì)量水平下降明顯，分布式光伏并網(wǎng)過于集中時，易導(dǎo)致并網(wǎng)點或母線電壓長期接近或超電壓上限運行，造成設(shè)備絕緣下降或損壞，光伏變流器等電力電子元件大規(guī)模接入電網(wǎng)，易導(dǎo)致諧波、電壓閃變、三相不平衡等電能質(zhì)量超標(biāo)。

針對以上問題，亟需推動由傳統(tǒng)的“源隨荷動”調(diào)度模式向“源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)調(diào)度控制”模式轉(zhuǎn)變，接入網(wǎng)源荷儲各環(huán)節(jié)信息，通過市場化手段挖掘資源潛力，保障系統(tǒng)安全，實現(xiàn)新能源柔性消納。

有學(xué)者通過國網(wǎng)公司提出的調(diào)控云總體規(guī)劃，通過建設(shè)模型數(shù)據(jù)平臺、運行數(shù)據(jù)平臺、實時數(shù)據(jù)平臺、大數(shù)據(jù)平臺四個平臺的基礎(chǔ)和有關(guān)文獻闡述了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)和應(yīng)用架構(gòu)的構(gòu)想，可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)各類設(shè)備信息的交互，實現(xiàn)電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行、供需關(guān)系平衡、交易快速響應(yīng)。

本文提出了利用物聯(lián)技術(shù)和調(diào)控云架構(gòu)技術(shù)，建立源網(wǎng)荷儲綜合資源管理系統(tǒng)從而實現(xiàn)集中式新能源場站、分布式電源、儲能、電動汽車等新型能源和用能設(shè)備信息接入，實現(xiàn)源、網(wǎng)、荷、儲各環(huán)節(jié)運行態(tài)勢全景感知。探索全局優(yōu)化和協(xié)調(diào)控制等關(guān)鍵技術(shù)，提升分布式電源柔性消納、發(fā)電與負(fù)荷精準(zhǔn)控制、源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)和新能源場站精益控制能力，實現(xiàn)泛在調(diào)度控制，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，促進清潔能源消納，提升調(diào)度精益化水平。

1 源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)控制的特點

由于我國的新能源廠站數(shù)量遠遠大于常規(guī)火電等常規(guī)能源，新能源的大規(guī)模接入必然帶來消納和調(diào)度運行管理問題。以華東地區(qū)為例，該地區(qū)據(jù)統(tǒng)計有約40萬個以上的配電臺區(qū)、3000余個新能源廠站、近百萬戶分布式光伏、3.3萬個充電樁、1座綜合能源體以及一百多座用戶側(cè)儲能電站等海量繁雜的新能源各類信息及其靜態(tài)臺賬、動態(tài)運行、統(tǒng)計分析信息。同時由于新能源信息的不確定性和波動性較大，對于新能源參與調(diào)度控制優(yōu)化運行的難度也隨之加大。對于各類海量新能源信息的精細(xì)化管理是保證新能源消納、提高電網(wǎng)穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)。

為解決上述難題，創(chuàng)新開展了“源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)調(diào)度控制”技術(shù)試點。源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)控制的“多元”信息向“信息采集廣度和應(yīng)用深度”兩個方向擴展，將電力系統(tǒng)中的“源、網(wǎng)、荷、儲”構(gòu)建為獨立的源網(wǎng)荷儲資源綜合管理平臺。

首先將“多元”信息的采集擴展，“源”中除了傳統(tǒng)火電、抽蓄、核電等常規(guī)電源信息接入，還增加了集中式、分布式風(fēng)電、光伏、虛擬電廠等多種能源；“網(wǎng)”除了傳統(tǒng)的輸配電網(wǎng)、熱能網(wǎng)的物理方式還增加了無線專網(wǎng)、光纖專網(wǎng)等新型物聯(lián)網(wǎng)接入手段；“荷”中除了電網(wǎng)、居民用電負(fù)荷，還將電動汽車、負(fù)荷聚合商、智能樓宇、非工空調(diào)、工業(yè)大用戶等多種負(fù)荷資源接入監(jiān)控聚合；“儲”是將電網(wǎng)側(cè)儲能、用戶側(cè)儲能等多種類型倉儲或儲備的能源接入及監(jiān)視聚合。除此以外還對外部環(huán)境如氣象、山火、臺風(fēng)、密集通道、地理信息等各類泛在信息接入?yún)R集，對電網(wǎng)整體全息感知起到輔助作用。

其次在信息采集的深度上突破傳統(tǒng)調(diào)度的集約，進一步提升對電網(wǎng)整體全景的感知能力，通過匯集的靜態(tài)、動態(tài)數(shù)據(jù)，采用互聯(lián)網(wǎng)思維方式，運用大數(shù)據(jù)技術(shù)進行數(shù)據(jù)清洗，挖掘數(shù)據(jù)價值，分析各類數(shù)據(jù)從而深化擴展數(shù)據(jù)應(yīng)用的深度，在傳統(tǒng)調(diào)度數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上結(jié)合接入的儲能、電動汽車、綜合能源體等資源特性和分析結(jié)果參與電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰資源更好的促進清潔能源的消納。進一步將“智能”電網(wǎng)擴展為源網(wǎng)荷儲的“智能互動”的多元協(xié)調(diào)的調(diào)度控制系統(tǒng)。

在源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)資源管理平臺中控制也是極其重要的，通過對各類新能源信息的監(jiān)視與交互，優(yōu)化新能源場站實時功率和變化趨勢，預(yù)測風(fēng)電、光伏發(fā)電功率。同時，針對全網(wǎng)負(fù)備用不足導(dǎo)致新能源消納受限的問題，通過調(diào)控云技術(shù)手段基于網(wǎng)、省、地、縣四級調(diào)度的發(fā)電計劃、負(fù)荷預(yù)測、新能源發(fā)電預(yù)測和機組調(diào)節(jié)空間等數(shù)據(jù)，從日前、日內(nèi)以及實時三個時間尺度對全網(wǎng)新能源消納空間進行在線計算，對消納空間不足的情況發(fā)出預(yù)警，根據(jù)新能源消納缺口情況，在線發(fā)布電網(wǎng)調(diào)節(jié)需求，引導(dǎo)泛在可調(diào)資源主動參與能力申報和互動響應(yīng)，促進新能源柔性消納。

上述功能目前智能調(diào)度控制系統(tǒng)暫無法支持，同時調(diào)控云的相關(guān)平臺相對獨立，針對新能源的場景平臺相對薄弱，需要根據(jù)新能源的信息接入特點加以改造配合。通過制定源網(wǎng)荷儲泛在資源數(shù)據(jù)接入標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合云計算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等最新技術(shù)，建設(shè)源網(wǎng)荷儲泛在資源綜合管理云平臺，打通不同調(diào)控機構(gòu)間的信息壁壘，實現(xiàn)海量新能源和可調(diào)資源的匯聚和在線感知；在此基礎(chǔ)上，開展各應(yīng)用場景下調(diào)度新能源消納能力評估和泛在資源互動響應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)的研究及試驗，最終實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)的泛在調(diào)度控制。

2 源網(wǎng)荷儲資源綜合管理技術(shù)架構(gòu)

源網(wǎng)荷儲泛在資源綜合管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。源網(wǎng)荷儲泛在資源綜合管理系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)分為接入層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層。

1）接入層通過物聯(lián)技術(shù)，完成集中式新能源場站、分布式電源、儲能、電動汽車、負(fù)荷聚合商、智能樓宇、非工空調(diào)、工業(yè)大用戶、虛擬電廠等新型能源、用能設(shè)備等信息接入，實現(xiàn)源-網(wǎng)-荷-儲各環(huán)節(jié)運行態(tài)勢全景感知，通過邊緣計算等技術(shù)實現(xiàn)業(yè)務(wù)的實時性和數(shù)據(jù)優(yōu)化。

2）網(wǎng)絡(luò)層通過局域網(wǎng)、安全接入網(wǎng)、資源高速同步網(wǎng)、無線專網(wǎng)、光纖專網(wǎng)等各類網(wǎng)絡(luò)資源，提升各級之間的效率，滿足源網(wǎng)荷儲泛在資源各類應(yīng)用場景的需求。

3）平臺層通過數(shù)據(jù)平臺接入標(biāo)準(zhǔn)將各類海量數(shù)據(jù)根據(jù)其來源、類型、結(jié)構(gòu)化差異等特點打破由于差異導(dǎo)致的數(shù)據(jù)壁壘，建立統(tǒng)一平臺標(biāo)準(zhǔn)，通過大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)清理技術(shù)提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和實時共享性。利用平臺標(biāo)準(zhǔn)化和開放性為上層應(yīng)用提供統(tǒng)一服務(wù)。

圖1 源網(wǎng)荷儲泛在資源綜合管理系統(tǒng)架構(gòu)

4）應(yīng)用層通過各應(yīng)用的數(shù)據(jù)分層共享方式、高效的數(shù)據(jù)縱向流動、信息全感知來實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲互動的日內(nèi)協(xié)調(diào)優(yōu)化、計及調(diào)峰調(diào)頻約束的源網(wǎng)荷儲日內(nèi)計劃優(yōu)化決策等功能，泛在可控資源協(xié)調(diào)控制按照分層分區(qū)分時的控制原則，完成電網(wǎng)各類可控資源的校正協(xié)調(diào)控制、自動發(fā)電控制AGC（Automatic Generation Control, AGC）、發(fā)用電執(zhí)行效果評估及考核管理功能，增強調(diào)度運行工作的及時性、方便性和快捷性。

3 源網(wǎng)荷儲資源綜合管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

源網(wǎng)荷儲資源綜合管理系統(tǒng)體系架構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)包括海量數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理技術(shù)、多源數(shù)據(jù)統(tǒng)一融合技術(shù)、多源數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)技術(shù)、資源全息感知與決策等。

3.1 海量數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理技術(shù)

源網(wǎng)荷儲資源的數(shù)據(jù)來源各異，包含不同類型、時間和空間尺度的海量數(shù)據(jù)，同時兼具高速生成、時效性高和準(zhǔn)確性不一致等顯著特點，如何實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的統(tǒng)一接入分析及數(shù)據(jù)挖掘。首先制定源網(wǎng)荷儲泛在資源數(shù)據(jù)接入模型標(biāo)準(zhǔn)。

有學(xué)者對調(diào)控云架構(gòu)和面向調(diào)控云的電力調(diào)度通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行闡述。本文在此基礎(chǔ)上借鑒上述文獻的研究方法及成果，結(jié)合電網(wǎng)調(diào)控云技術(shù)和新一代系統(tǒng)的發(fā)展，以《電力調(diào)度通用數(shù)據(jù)對象結(jié)構(gòu)化設(shè)計》為基礎(chǔ)，結(jié)合接入各類泛在資源在時間和空間多維度要求建設(shè)。

泛在資源建模如圖2所示，在建模方式上總體分為三大類：①單體模型，主要針對單個新能源廠站、綜合能源體、負(fù)荷聚合平臺以及車聯(lián)網(wǎng)等，得到單個對象的資源和調(diào)節(jié)能力，用于上層的資源聚合和綜合展示；②聚合模型，是在單體模型的基礎(chǔ)上按照線路、主變壓器、廠站、臺區(qū)、分區(qū)、行政區(qū)域以及全網(wǎng)為對象進行聚合建模，用于設(shè)備越限消除、備用控制和電力平衡等多方面的分析計算和決策控制，華東地區(qū)建模示例如圖3所示；③其他外部環(huán)境如氣象、山火、臺風(fēng)、密集通道、地理信息等各類泛在數(shù)據(jù)，用于全息感知輔助分析。通過單體模型和聚合模型相結(jié)合構(gòu)成統(tǒng)一的整體，滿足綜合展示并分析決策各方面的需求。

圖2 泛在資源建模

圖3 華東地區(qū)建模示例

參考元數(shù)據(jù)通用數(shù)據(jù)對象建模方式，設(shè)置唯一ID編碼規(guī)則，按照實際需求和通用模型的共享規(guī)范實現(xiàn)各類模型標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。以電動汽車聚合單元模型為例，具體見表1。

表1 電動汽車聚合單元模型

通過海量數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理技術(shù)將如營銷側(cè)接入的分布式光伏信息、無線公網(wǎng)/專網(wǎng)等方式接入的低壓側(cè)分布式電源信息、互聯(lián)網(wǎng)部數(shù)據(jù)中臺的各類跨部門跨專業(yè)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一在線建模和實時抽取，實現(xiàn)了平臺型、共享型的物聯(lián)網(wǎng)平臺。

3.2 多源數(shù)據(jù)統(tǒng)一融合技術(shù)

泛在就是通過物聯(lián)網(wǎng)將不同類型、不同空間的設(shè)備連接在一起，隨之產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)需要存儲、共享和管理。以機器學(xué)習(xí)、人工智能的發(fā)展和應(yīng)用為泛在物聯(lián)的數(shù)據(jù)處理提供了有力的技術(shù)支持。

有學(xué)者闡述了采用流處理和批處理方式的隨機矩陣相關(guān)算法，應(yīng)用于配用點數(shù)據(jù)的采集、處理和應(yīng)用。有學(xué)者針對監(jiān)控系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)、預(yù)測數(shù)據(jù)分析和處理的需求提出了“數(shù)據(jù)—模型—應(yīng)用”的技術(shù)手段來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的規(guī)范化接入和數(shù)據(jù)全過程處理，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)應(yīng)用分析和建模，由傳統(tǒng)的驅(qū)動型向智能化的轉(zhuǎn)變。

有學(xué)者提出采用動態(tài)樹形架構(gòu)實現(xiàn)“資源調(diào)度分級管理、計算服務(wù)全局共享”的設(shè)計理念，討論平臺如何實現(xiàn)多級調(diào)度協(xié)調(diào)管理和計算資源優(yōu)化分配。為了有效地跟蹤源-網(wǎng)-荷-儲各環(huán)節(jié)運行態(tài)勢全景感知，對各環(huán)節(jié)的實測數(shù)據(jù)、預(yù)測數(shù)據(jù)、外部環(huán)境數(shù)據(jù)等多維度多源時空的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行全方位、高效的融合。由此提出了適應(yīng)泛在系統(tǒng)的多源數(shù)據(jù)統(tǒng)一融合技術(shù)。該技術(shù)將匯集的各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行實時統(tǒng)一融合處理，進行數(shù)據(jù)異常清洗及校正、時間空間的自適應(yīng)修補，讓智能全景態(tài)勢感知分析更加精準(zhǔn)。

泛在多源數(shù)據(jù)統(tǒng)一融合流程如圖4所示，主要包括三個關(guān)鍵技術(shù)點：①將不同空間下的信息進行匹配、聯(lián)合和過濾，使不同維度的量測信息可以同步到統(tǒng)一基準(zhǔn)時間下，完成異構(gòu)空間信息數(shù)據(jù)的不同步問題；②數(shù)據(jù)智能清洗技術(shù)，該技術(shù)利用大數(shù)據(jù)及人工智能手段完成信息數(shù)據(jù)的智能清洗過濾，根據(jù)一定規(guī)則校正異常數(shù)據(jù)，提高基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性；③多源空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)一分布式存儲及實時抽取技術(shù)，根據(jù)不同場景要求和算法分析提供全面精確的統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，提供不同場景下智能電網(wǎng)感知應(yīng)用分析的準(zhǔn)確性和高效性。

圖4 泛在多源數(shù)據(jù)統(tǒng)一融合流程

3.3 多源數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)技術(shù)

源網(wǎng)荷儲資源綜合管理平臺通過前面兩個關(guān)鍵技術(shù)匯集了各類不同維度的數(shù)據(jù)資源，對內(nèi)為電網(wǎng)運行、市場交易、調(diào)度管理、計劃檢修提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與技術(shù)支撐，對外為其他類企業(yè)和電力用戶提供電力交易所需電網(wǎng)運行信息，服務(wù)政府部門宏觀調(diào)控等工作。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)一般采用斷面數(shù)據(jù)訪問方式或文件方式提供準(zhǔn)實時數(shù)據(jù)服務(wù)，不論是在電力系統(tǒng)內(nèi)部還是對外提供數(shù)據(jù)都存在較高的門檻，阻礙了泛在的發(fā)展并且成為泛在廣泛應(yīng)用的一個阻礙點。通過多源數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)技術(shù)，采用廣域服務(wù)代理的廣域服務(wù)總線實現(xiàn)對遠程服務(wù)的發(fā)現(xiàn)、定位和訪問，采用消息總線作為信息傳輸通道實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，使用規(guī)范的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義數(shù)據(jù)流模型，其接口參數(shù)主要包括接收數(shù)據(jù)域、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的標(biāo)識及待發(fā)送數(shù)據(jù)等信息。發(fā)送消息服務(wù)生成數(shù)據(jù)包后進行傳輸；接收消息服務(wù)接收到數(shù)據(jù)包后，根據(jù)數(shù)據(jù)流定義進行數(shù)據(jù)投遞。

泛在多源數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)流程如圖5所示。此服務(wù)屏蔽了多維度數(shù)據(jù)存儲位置，實現(xiàn)了對各類數(shù)據(jù)的統(tǒng)一訪問。這一技術(shù)體現(xiàn)了服務(wù)化為系統(tǒng)開放性帶來更強的優(yōu)勢，實現(xiàn)按需服務(wù)實時共享的目標(biāo)。

圖5 泛在多源數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)流程

3.4 資源全息感知與決策

電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電、用電、儲能等各環(huán)節(jié)的狀態(tài)信息和監(jiān)控系統(tǒng)運行信息被實時感知，同時控制系統(tǒng)如AGC、自動電壓控制（Automatic Voltage Control, AVC）、區(qū)域控制偏差（Area Control Error, ACE）等控制狀態(tài)的實時感知，此外還包括氣象、山火、密集輸電走廊等與電網(wǎng)直接或間接相關(guān)的環(huán)境信息感知。

利用大數(shù)據(jù)及人工智能的方法，采用仿真分析和事件驅(qū)動的模式，對電網(wǎng)運行的實際情況及故障反演其發(fā)展過程，形成故障前以經(jīng)濟優(yōu)化為目標(biāo)的控制方式，故障中以電網(wǎng)安全性為目標(biāo)的控制方式，故障后以電網(wǎng)運行恢復(fù)為目標(biāo)的控制方式，保證電網(wǎng)在真實運行場景下安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行。

例如基于臺風(fēng)預(yù)測數(shù)據(jù)，結(jié)合地理GIS圖展示臺風(fēng)名稱、風(fēng)圈大小及強度、預(yù)測路徑以及可能影響的設(shè)備，并以動畫形式展示臺風(fēng)的演變過程，通過臺風(fēng)路徑、臺風(fēng)等級、臺風(fēng)半徑等預(yù)報信息，同時結(jié)合桿塔地理位置及設(shè)計參數(shù)，自動智能識別N-1、N-2、N-3故障集的發(fā)生時間和發(fā)生概率，將臺風(fēng)識別出來的預(yù)想故障集納入電網(wǎng)靜態(tài)安全分析中，評估未來時段臺風(fēng)對電網(wǎng)可能造成的影響，并給出影響程度的預(yù)警信息，根據(jù)判定結(jié)果，按照常規(guī)數(shù)據(jù)挖掘軌跡模式（關(guān)聯(lián)、聚類、分類、預(yù)測）方法形成基于網(wǎng)、省、地、縣四級調(diào)度的發(fā)電計劃、負(fù)荷預(yù)測、新能源發(fā)電預(yù)測和機組調(diào)節(jié)空間等數(shù)據(jù)。從而實現(xiàn)對大電網(wǎng)組態(tài)模擬的精準(zhǔn)化廣域協(xié)同控制，提升大電網(wǎng)安全經(jīng)濟綜合運行水平和抵御風(fēng)險能力。

4 源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)示范應(yīng)用

依據(jù)本文研究內(nèi)容，在華東電力調(diào)控分中心建設(shè)了全國首套完整的源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)并進行了資源響應(yīng)示范應(yīng)用。通過構(gòu)建江蘇同里綜合能源體、電動汽車公司、電網(wǎng)側(cè)儲能在線監(jiān)測及協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)彈性負(fù)荷控制實現(xiàn)華東地區(qū)的源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)優(yōu)化控制。

1）建立全國首套“源網(wǎng)荷儲”綜合資源管理平臺，通過統(tǒng)一規(guī)范的平臺系統(tǒng)實現(xiàn)了海量新能源包括江蘇同里綜合能源體、電動汽車公司、用戶側(cè)儲能、虛擬電廠、分布式集中式風(fēng)電光伏的接入、聚合及展示。綜合資源管理平臺利用本文闡述的海量數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理技術(shù)、多源數(shù)據(jù)統(tǒng)一融合技術(shù)、統(tǒng)一服務(wù)技術(shù)和資源全息感知與決策技術(shù)，實現(xiàn)了“多元”數(shù)據(jù)融合統(tǒng)一處理、多層級數(shù)據(jù)服務(wù)訪問等功能模塊。完成了華東地區(qū)45.8萬個配電臺區(qū)分布式光伏、3300余個新能源廠站、136萬戶分布式光伏、3.3萬個充電樁、1座綜合能源體等新型能源信息的接入、監(jiān)視及可視化展示。

2）在此基礎(chǔ)上，開展新能源消納能力評估和源網(wǎng)荷儲資源互動響應(yīng)試點應(yīng)用。如2019年華東區(qū)域安徽電網(wǎng)新能源（風(fēng)電203萬kW、光伏901萬kW）出力占用電負(fù)荷最大比例達到46%，受調(diào)峰能力和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)影響，安徽電網(wǎng)及其內(nèi)部淮宿分區(qū)（風(fēng)電31萬kW、光伏128萬kW）在負(fù)荷較低的節(jié)假日期間新能源消納面臨較大壓力，所以考慮充分調(diào)動四級（網(wǎng)-省-地-縣）調(diào)度調(diào)節(jié)資源，深挖地、縣調(diào)非統(tǒng)調(diào)電源、省調(diào)常規(guī)電源、皖電東送機組的調(diào)峰能力，進一步提升安徽新能源消納空間。

試點通過源網(wǎng)荷儲綜合資源管理平臺發(fā)布調(diào)峰需求，利用電動汽車公司、同里區(qū)域綜合能源體等資源的可調(diào)能力，支援安徽區(qū)域的午間新能源消納，減少電網(wǎng)峰谷差，降低電網(wǎng)運行風(fēng)險。

華東調(diào)控分中心選擇在國慶期間華東地區(qū)新能源消納形勢最為嚴(yán)峻的安徽電網(wǎng)作為試驗對象，根據(jù)新能源消納形勢，該試驗在周、日前和日內(nèi)實時調(diào)節(jié)三個時間層面開展，整體試驗邏輯如圖6所示。

整體試驗過程分為三步：

1）在周計劃層面，國慶前編制周電能平衡計劃時，華東分部調(diào)控分中心在安徽省內(nèi)初步計劃平衡的基礎(chǔ)上，匯集安徽省調(diào)、宿州地調(diào)、碭山縣調(diào)多級調(diào)度調(diào)節(jié)資源，將安徽電網(wǎng)的新能源消納平衡缺口降低了60萬kW。

2）在日前層面，9月30日針對安徽電網(wǎng)10月1~3日午間新能源大發(fā)時段分別存在75萬kW、40萬kW、40萬kW負(fù)備用缺口，華東分部啟動華東區(qū)域日前調(diào)峰輔助服務(wù)市場，利用市場手段基本解決了安徽負(fù)備用缺口。

3）對于預(yù)計剩余的10月1日午間的5萬kW左右新能源消納缺口，安徽省調(diào)通過華東電網(wǎng)源網(wǎng)荷儲資源綜合管理平臺發(fā)布了10月1日11:30~12:30時5萬kW泛在資源響應(yīng)調(diào)節(jié)需求。通過該平臺上的優(yōu)化控制模塊進行在線閉環(huán)自動匹配，將接入控制的江蘇同里能源體日前響應(yīng)匹配成功發(fā)電下調(diào)能力0.4 MW，國網(wǎng)浙江電動汽車日前響應(yīng)匹配成功的充電負(fù)荷上調(diào)能力為0.2MW。

在日內(nèi)10月1日當(dāng)天，由于安徽地區(qū)實際氣溫較預(yù)測偏高近3℃，當(dāng)日午間實際負(fù)荷較預(yù)測偏高，安徽新能源消納壓力有所緩解。華東分部調(diào)控分中心通過模擬安徽電網(wǎng)調(diào)峰負(fù)備用需求，在線匹配江蘇同里能源體和浙江余杭電動汽車充電站實時上下可調(diào)節(jié)能力變化情況，進行互動響應(yīng)，經(jīng)匹配確認(rèn)實際利用江蘇同里智慧能源體儲能VRV（variable refrigerant volume）空調(diào)、可調(diào)路燈等資源的靈活調(diào)節(jié)能力協(xié)助安徽電網(wǎng)調(diào)峰。

圖6 源網(wǎng)荷儲資源響應(yīng)試驗邏輯圖

通過華東分部調(diào)控分中心、安徽省調(diào)、宿州地調(diào)、碭山縣調(diào)四級調(diào)度共同協(xié)同，實現(xiàn)安徽電網(wǎng)新能源的安全可靠消納。該試驗既驗證了華東分部四級調(diào)度協(xié)同新能源消納機制建設(shè)及管理流程有效的，也表明將電網(wǎng)系統(tǒng)各處未被有效利用的“多元”調(diào)節(jié)資源參與電網(wǎng)互動響應(yīng), 發(fā)揮協(xié)同價值在技術(shù)路線上是可行的。

5 結(jié)論

本文論述了傳統(tǒng)的“源隨荷動”調(diào)度模式向“源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)調(diào)度控制”模式轉(zhuǎn)變發(fā)展方向，基于此設(shè)計源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。首先介紹了該系統(tǒng)的總體四層架構(gòu)，其次闡述了實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲的各應(yīng)用場景支撐的四個關(guān)鍵技術(shù)，最終落地在華東分部調(diào)控分中心進行試驗實現(xiàn)了“源-網(wǎng)-荷-儲”互動。

目前華東電網(wǎng)在源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)調(diào)度控制方面只是進行了初步嘗試與探索，未來隨著更多負(fù)荷聚合商、綜合能源體、用戶側(cè)儲能以及柔性非工空調(diào)等可調(diào)資源的接入，預(yù)計華東將擁有超過300萬kW柔性調(diào)節(jié)資源參與電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制，華東的源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計理念超前、技術(shù)架構(gòu)先進，具有代表性和典型性，充分展示了電網(wǎng)搭建資源配置平臺服務(wù)能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵作用。

以上研究成果發(fā)表在2021年第15期《電工技術(shù)學(xué)報》，論文標(biāo)題為“源網(wǎng)荷儲多元協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的研究及應(yīng)用”，作者為孫惠、翟海保 等。