電力作為一種特殊的商品，尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模經(jīng)濟(jì)儲(chǔ)存，因而在電力系統(tǒng)中仍需做到發(fā)電和用電的實(shí)時(shí)平衡。理想的情況是實(shí)現(xiàn)比較寬松的平衡，即在平衡狀態(tài)下還有比較充足的裕度，以應(yīng)對(duì)各種可能出現(xiàn)的擾動(dòng)，如負(fù)荷增減、新能源出力波動(dòng)、設(shè)備故障等。
電力平衡的傳統(tǒng)調(diào)節(jié)對(duì)象和調(diào)節(jié)策略一般是優(yōu)先考慮調(diào)整電源出力，電源出力調(diào)整后仍不能滿(mǎn)足平衡需求時(shí)調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行方式，然后是進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)供乃至切除負(fù)荷，主要的支撐技術(shù)有負(fù)荷預(yù)測(cè)、自動(dòng)發(fā)電控制、負(fù)荷轉(zhuǎn)供操作等。負(fù)荷預(yù)測(cè)是根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行特性、增容決策、自然條件與社會(huì)影響等，在滿(mǎn)足一定精度要求的條件下，確定未來(lái)某特定時(shí)刻的負(fù)荷數(shù)據(jù)。自動(dòng)發(fā)電控制能實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)頻機(jī)組出力的實(shí)時(shí)控制，以滿(mǎn)足不斷變化的用戶(hù)電力需求，并使電網(wǎng)處于安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)。負(fù)荷轉(zhuǎn)供操作是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障或者計(jì)劃?rùn)z修時(shí)，在無(wú)停電或者少停電的前提下通過(guò)合解環(huán)操作實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)移。
在新能源發(fā)電裝機(jī)占比不斷提升、負(fù)荷增長(zhǎng)、極端天氣頻發(fā)等多重因素影響下，僅依靠負(fù)荷預(yù)測(cè)、自動(dòng)發(fā)電控制等傳統(tǒng)技術(shù)手段調(diào)整控制常規(guī)電源出力、電網(wǎng)運(yùn)行方式和負(fù)荷已難以滿(mǎn)足電力平衡的新要求。如何挖掘并充分調(diào)動(dòng)新的調(diào)節(jié)資源，增強(qiáng)緊平衡狀態(tài)下電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力、提高充裕度水平，是亟待解決的問(wèn)題。
與此同時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)、可控負(fù)荷等分布式靈活調(diào)節(jié)資源的滲透率快速增長(zhǎng)，為電網(wǎng)提供了額外的動(dòng)態(tài)平衡能力。充分調(diào)度分布式靈活調(diào)節(jié)資源成為增強(qiáng)電力平衡能力的可行方案，具體包括多元靈活資源時(shí)空互補(bǔ)空間挖掘、電網(wǎng)分區(qū)綜合調(diào)節(jié)能力實(shí)時(shí)辨識(shí)、電網(wǎng)緊平衡特征分析及超前預(yù)警、多元靈活資源協(xié)同處置等技術(shù)。
●多元靈活資源時(shí)空互補(bǔ)空間挖掘技術(shù)
分布式新能源電源、分布式儲(chǔ)能、工業(yè)負(fù)荷、電動(dòng)汽車(chē)等靈活調(diào)節(jié)資源具備較大的功率調(diào)節(jié)潛力，在行業(yè)政策的支持下，其調(diào)節(jié)潛力被逐步挖掘。然而，這些負(fù)荷側(cè)的調(diào)節(jié)資源具有“眾、微、散”的特征，并且時(shí)空響應(yīng)特性差異大，單純依靠某一類(lèi)或局部范圍內(nèi)的靈活資源難以滿(mǎn)足電網(wǎng)調(diào)節(jié)需求。
因此，需要從多個(gè)維度充分挖掘和分析電網(wǎng)中多元靈活資源的調(diào)節(jié)潛力，從時(shí)間和空間尺度量化分析傳統(tǒng)電源、分布式新能源電源、分布式儲(chǔ)能、工業(yè)負(fù)荷、電動(dòng)汽車(chē)等源網(wǎng)荷儲(chǔ)全環(huán)節(jié)海量資源的調(diào)節(jié)特性和互補(bǔ)特性，統(tǒng)籌考慮靈活調(diào)節(jié)資源與傳統(tǒng)資源的時(shí)空尺度、響應(yīng)方向、經(jīng)濟(jì)性約束等方面的差異性，挖掘多元靈活資源時(shí)空互補(bǔ)空間，提升電網(wǎng)靈活調(diào)節(jié)能力。
●電網(wǎng)分區(qū)綜合調(diào)節(jié)能力實(shí)時(shí)辨識(shí)技術(shù)
電網(wǎng)分區(qū)綜合調(diào)節(jié)能力由多方面能力構(gòu)成，包括水電、火電等傳統(tǒng)電源的機(jī)組調(diào)節(jié)能力，風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源電源的調(diào)節(jié)能力，以及電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能、溫控負(fù)荷等負(fù)荷側(cè)靈活資源的調(diào)節(jié)能力等。電網(wǎng)分區(qū)綜合調(diào)節(jié)能力的影響因素眾多，一次能源供應(yīng)狀態(tài)、氣候環(huán)境變化、用戶(hù)生產(chǎn)生活規(guī)律、市場(chǎng)激勵(lì)水平等都會(huì)對(duì)調(diào)節(jié)能力造成不同程度的影響。因此，對(duì)各類(lèi)資源的調(diào)節(jié)能力難以進(jìn)行精確的物理建模。
基于人工智能技術(shù)的大數(shù)據(jù)分析方法為資源調(diào)節(jié)能力的量化分析提供了可行手段。采用“物理建模+數(shù)據(jù)挖掘”的分析方法，可解決一次能源供應(yīng)狀態(tài)、氣候環(huán)境變化、市場(chǎng)激勵(lì)水平等多維影響因素下考慮源荷雙側(cè)資源的電網(wǎng)分區(qū)調(diào)節(jié)能力辨識(shí)問(wèn)題，為新型電力系統(tǒng)下電網(wǎng)運(yùn)行人員實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確開(kāi)展電網(wǎng)分區(qū)調(diào)節(jié)提供技術(shù)支撐。
●電網(wǎng)緊平衡特征分析及超前預(yù)警技術(shù)
在電力供需緊平衡狀態(tài)下，若遇到極端天氣、天然氣供應(yīng)不足等特殊情況，部分時(shí)間可能存在供電缺口，階段性的有序用電無(wú)法避免，亟須建立針對(duì)系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)的電網(wǎng)緊平衡預(yù)警體系。運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)提取電力緊平衡狀態(tài)下的電網(wǎng)運(yùn)行特征，可揭示電網(wǎng)面臨的發(fā)電不足、網(wǎng)絡(luò)受阻等主要問(wèn)題，并綜合考慮緊平衡預(yù)警的關(guān)鍵影響因素，采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)緊平衡狀態(tài)的超前預(yù)警，為緊平衡狀態(tài)協(xié)同處置提供基礎(chǔ)支撐。
●多元靈活資源協(xié)同處置技術(shù)
針對(duì)分布式靈活調(diào)節(jié)資源的海量、異質(zhì)、不確定性強(qiáng)等特征，可考慮靈活性調(diào)節(jié)資源的時(shí)序響應(yīng)特性、分區(qū)分布屬性、調(diào)節(jié)容量可信度等，建立考慮多種靈活調(diào)節(jié)資源的多時(shí)段協(xié)同優(yōu)化模型，利用不斷更新的超短期新能源和負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)滾動(dòng)優(yōu)化求解，實(shí)現(xiàn)燃煤機(jī)組、燃?xì)鈾C(jī)組、抽水蓄能等傳統(tǒng)調(diào)節(jié)性資源與電動(dòng)汽車(chē)、工業(yè)負(fù)荷、商用空調(diào)、電采暖、儲(chǔ)能等分布式靈活性調(diào)節(jié)資源的協(xié)調(diào)配合與高效調(diào)用。應(yīng)用多元靈活資源協(xié)同處置技術(shù)后，可滾動(dòng)追蹤負(fù)荷和新能源波動(dòng)，緩解電力供需緊張狀況，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
基于上述技術(shù)，應(yīng)構(gòu)建源網(wǎng)荷儲(chǔ)多元靈活資源參與電力平衡的新型調(diào)控體系，豐富適應(yīng)能源互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的電網(wǎng)調(diào)控模式。可建設(shè)電力緊平衡狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)警及協(xié)同處置系統(tǒng)，包括綜合調(diào)節(jié)能力辨識(shí)功能、電力緊平衡預(yù)警功能和多元靈活資源協(xié)同處置功能，挖掘多元靈活資源調(diào)控潛力，采用分層分區(qū)方式協(xié)同調(diào)控各類(lèi)資源，實(shí)現(xiàn)多資源協(xié)同處置。
（作者單位：中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司）
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