PDF《多态用能与电网间安全稳定的协调控制框架设计》

2017 年9月Electric Power Engineering Technology 第36 卷第5期多态用能与电网间安全稳定的协调控制框架设计 秦晓辉1 , 张彦涛1,2 , 葛磊蛟2 , 王虹富1 , 王莹3 (1.

中国电力科学研究院, 北京 100192;

2. 天津大学电气自动化与信息工程学院,天津 300072;

3. 国网天津市电力公司,天津 300055) 摘要:随着新能源发电、电动汽车、微电网、冷热电三联供、大型电热锅炉、地源热泵等大规模接入电力系统,电力 系统变成了含冷/ 热/ 电等多种用能形态的能源互联网系统,也使电力系统安全稳定运行的同时面临电网侧与用户 侧的双重影响,为此提出一种能源互联网背景下多态用能与电网间安全稳定的协调控制框架. 首先,简介了电力 系统的多态用能,并分析了其特征;

其次,从正常态和故障态两个角度构建了多态用能与电网间安全稳定的控制目 标;

最后,设计了多态用能与电网间安全稳定的协调控制框架,以期为高渗透率新能源消纳提供可行思路. 关键词:多态用能;

安全稳定;

协调控制;

精准切负荷 中图分类号:TM74 文献标志码:A 文章编号:2096-3203(2017)05-0000-00 收稿日期:2017-00-00;

修回日期:2017-00-00 基金项目:广东省绿色能源技术重点实验室项目(2008A06? 0301002);

国家电网公司科技项目(全球能源互联网技术体 系研究)

0 引言 近年来随着智能电网建设的推进,新能源发 电、电动汽车、微电网、冷热电三联供、大型电热锅 炉、地源热泵等大规模接入电力系统,使电力系统 逐步转变为以供电服务为中心,兼顾冷/ 热/ 电多种 能源的能源互联网系统. 尤其是高比例新能源的 接入,也使电网的安全稳定运行面临电压、频率等 诸多问题. 为此,近年来国内外的学者对能源互联网从基 本概 念[1] 、 系统架构[2] 、 功能设计[3,4] 、 发展模式[5-8] 、技术架构[9-14] 、组织形态[15-17] 等多方面进行 了探讨. 另外,文献[18] 从曲线平移类、曲线整形 类和综合类等方面对高比例可再生能源并网的电 力系统灵活控制和平衡机理进行了论述. 以上的 研究对能源互联网背景下多态用能与电网间安全 稳定控制提供了基础和借鉴,可以解决一些以电力 为中心的能源供应问题,但缺乏针对多态用能的具 体措施,有待深入研究. 能源互联网集成了水/ 电/ 气/ 热等多种能源的 综合利用,多种能源的交换和转化利用[19-24] ,尤其 是能源互联网多态用能,这些能源之间的实时互 动,以及多态用能与电网间的能源、信息等互联互 通,将面临各自不同种类能源运行和控制、不同时 间常数、不同尺度的集中控制和稳定控制,是一个 超越方程的优化问题,有必要从网-荷互动的角度 设计能源互联网多态用能与电网间的安全稳定协 调控制框架,满足高渗透率新能源的就地消纳,确 保能源互联网的稳态安全运行.

1 多态用能 多态最早是面向对象程序设计的一个重要特 性,主要是指程序设计过程中选用一个接口可实现 多种功能,泛指同一种事物表现出的多种形态. 将 此种概念套用于电力系统和能源互联网[25-31] ,特指 电能与其他热能、冷能等互相之间灵活、快速转换 的电能替代技术,以满足人民的生产生活需求. 近年来,新能源和新技术的快速发展,国内智 能电网示范区、发达城市核心区、大负荷工业园区、 高新技术园区等政策与技术资源集中区域对水/ 电/ 气/ 热等多种能源需求量日益增加,而能源与环 境的矛盾日益突出,传统以燃煤、燃油等主要形式 的能源消费方式给环境造成了较大的影响,因此, 最大限度保障能源安全、优质与可靠供应是这些区 域经济发展的基本要求,而且为了实现节能减排和 高效利用,出现了综合集成能源服务、整合能源供 应链等尝试,并逐渐形成以提供电能服务为中心, 以能源高效利用和满足用户用能需求为核心的多 态用能系统. 多态用能系统是指在规划、建设和运行等过程 中,以电能为中心,通过对能源的产生、传输与分配 (能源供应网络)、转换、存储、消费等环节进行有机 协调与优化后,形成的能源产-供-消一体化多态用 能系统,也是电、气、热(冷)等两种或多种能源系统 耦合形成的有机整体,但随着区域多态用能系统的 推广应用,其发展过程中所面临的持续建设时间