新能源电力系统优化控制方法及关键技术探究
（烟台东方科技环保节能有限公司，山东 烟台 264000）
摘 要：近年来，资源短缺，气候复杂，环境污染严重，随着世界科学技术的不断进步，推动可再生资源在电力系统中的建设，已经逐渐取代了传统的电力系统，风能、太阳能，充分利用水能和核能资源，加快国内新能源与国家电网的转型，把绿色环保、低碳生活作为国家新能源战略的主要任务。本文主要探讨新能源电力系统的优化控制及关键技术的应用，以促进电力用户对新能源电力系统的积极尝试，促进新能源电力系统的优化升级，有利于发电的稳定。
关键词：新能源；电力系统；控制方法；技术
1 新能源电力系统的特点及发展现状
1.1 特征
新能源电力系统的核心意义是实现真正的垂直互补，借助垂直电网负荷储能协调，相关技术手段可以减少可支配能源的使用，提高新能源在电力系统中的比重，最终逐步使可再生能源在电力资源结构中占据主体地位。
新能源发电系统具有随机性和波动性，受温度影响较大。新能源整合所产生的振荡对电力系统的安全运行有着重要的影响。因此，新能源比重越高，振荡问题越严重。新能源的普及不仅会影响电力系统的安全稳定运行，而且会对新能源电力系统的开工率产生重大影响。
传统燃煤发电系统向新能源电力系统转化的主要原因是新能源系统本身的可再生性、可重复性和可用性。风能、核能、太阳能、水能等新能源的开发利用是当前新能源发展的重要组成部分。
目前，电力基础设施清洁改造的支撑能力有待进一步提高，新能源电力系统的渗透率较高，导致新能源电力系统控制严重不稳定。特别是分布式发电的弱调度特性，使得高渗透电力系统的运行难以控制。
因此，有必要研究多资源、多目标、多约束的协调控制技术。
新能源电力的另一个重要特点是能量密度低。比如风速 3 米/秒，能量密度约 20 瓦/平方米，即使是阳光明媚的中午太阳能，垂直于地球表面的太阳能量密度也只有 1000 瓦/平方米，这使得新能源发电设备的独立容量不算太大。大量小容量发电机组并网运行，使得电力系统机组的被控发电机组呈现爆炸式增长趋势。
2 发展状况
（1）目前我国燃煤发电系统缺乏灵活性和调节能力，电网调度方式相对僵化，已成为制约可再生能源高比例上网的瓶颈。在我国目前的电力规划中，电力侧的灵活资源配置落后于可再生能源的发展速度。
现有煤电集团柔性化改造仍有较大空间，在水利发电、蓄能储能、核电等能源资源丰富的地区，具有调节性能的柔性供电比例不足。
（2）“三北”地区是我国重要的风电基地，但由于当地吸纳能力不足，需要通过电网进行大规模远距离输电，这也带来了一些经济技术问题。为了大规模推广风电技术，需要解决调峰问题。还要知道，风能、太阳能资源集中在“三北”地区，水资源集中在西南地区，用电负荷集中在华北、华东、华中、华南地区，占全国用电量的 80%以上。这就决定了西部北部大量清洁能源需要向东部和中部转移，对电网的输送能力提出了更高的要求。
（3）可再生能源在时间长度上具有明显的季节性变化和间歇性，具有区域性水汽和风能、跨流域水和跨区域风能和太阳能的特点。因此，通过广泛互联的新一代系统，可以实现全网的多能源互补、时空互助和友好接纳。
2 新能源电力系统优化控制方法
从生产发电的角度来看，为了实现间接和不稳定的风力发电和光伏发电，电力系统必须增加一些灵活、快速可调的电源作为支撑点。
然而，中国的低碳柔性电源，如正功率和抽水蓄能，占装机容量的比例很高。因此，在这方面，我们需要进一步挖掘潜力，加快建设和改造与新能源发展相匹配的柔性电源。而电力系统的负荷又不同于传统的相对稳定的负荷。随着空调等大量波动负荷的发展，加强数字技术与电网技术的深度融合势在必行。
从智能能源开发建设的角度，要充分考虑能源系统各领域之间的协调与配合，如应急电源、通信电源、清洁能源发展的布局协调与配合，电网建设与灵活供电局的协调配合，电网不同传输方式间的同声传译协调。电网、热网、用户侧与供电侧、用户侧与用户侧、电力与交通、工业与家庭的协调。智能能源系统也是一个基于智能电力原有知识，涵盖电、热、冷、气、氢等多种能源的智能化综合系统。
从具体发展方向看，要实现以电、热、冷、气为中心站的互联互通，实现各种能源的协调发展，必须重视基础技术的研究和应用。由于能源转型需要大量的新技术、新设备，这类技术和设备的研发离不开一些基础理论、基础知识材料、主导元件和关键技术。同时，注重区块链、互联网大数据等技术与电网技术的深度融合，打造新能源生态系统。
3 新能源电力系统关键技术探究
3.1 建立实时预测系统
要解决可再生资源消耗比重高的问题，必须提高与电力有关的新能源技术水平，确保电网安全运行。因此，今后几年，有必要提高新能源调度技术水平，研究建立风电场、光伏发电模块、光伏变电站等具体的风电机组仿真模型，构建仿真分析平台，新能源发电并网发电系统；产品开发电站实时检测系统，实现风电场资源的实时信息和运行监测；产品研发可应用于平原、盆地、山区地形，以及暖温带季节气候、大陆气候和热带季节性风力发电预测系统。通过区域电网互联，提高电网调控能力，提高电网运行灵活性，充分发挥互联电网的间接储能效率，从而实现资源的优化利用，降低系统的总成本。同时，要将集中分布式储能技术与整体协调相结合，提高电网的容量。
3.2 动力系统与蓄电池车的集成
新能源动力系统与电池车集成，使用的清洁能源更多。随着电池车的普及，越来越多的电池车上街。因此，作为必要的基础设施，发展必须跟上。此外，如何有效地将它们集成到电力系统中也是一个探索。各国之间的合作可以帮助我们在这方面实现“1+1>2”的效果。同时，让我们在各行业和利益领域，包括交通和电力领域密切合作。让我们相信，无论是电网还是在当地，新能源汽车和电力系统都可以通过一系列技术解决方案紧密整合。此外，市场调控政策的调整也将使这种整合迅速发生。
3.3 提高能源利用成本绩效
高频逆变器采用 PWM 技术和大功率晶体管进行电压转换，从而改变电压的频率和功率，达到节能的效果。利用现代高新技术和电力电子技术的结合，降低了新能源技术的研发成本，具有节能、低释放、高成本的优点。此外，随着计算机技术的飞速发展，新电源技术的应用和发展也与电子、电气等领域相联系。从计算机技术的应用角度看，绿色能源与绿色能源对接要求非常高。比如，绿色能源的使用不仅有效，而且整体能源转化效率也很高。正是因为绿色电源的良好应用效果，降低了电力电子技术的功耗和能耗。
结论
总之，未来新能源电力系统关键技术和控制方法的改造升级将逐渐成为我国电力系统发展的主要目标。只有实现新能源电力系统的免费使用，才能缓慢解决科技进步与环境资源的矛盾，真正实现科技综合科研投入，世界的进步将促进世界的进步，给人们的理想生活带来现实的变化。但是，目前国内相关电力系统与新能源技术的整合研究还不够成熟，需要大量的研究投入，以缩短新能源电力系统的推广时间。
参考文献：
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