以换流站为中心的大规模新能源集群“虚拟发电厂”技术探索与思考

发布日期：2022-08-25 浏览次数：3019

新型电力系统能源格局的变化将深刻改变电源结构、电网形态、负荷特性、运行特性等电力系统的形态特征。随着火电等调峰调频调度性良好的传统电源逐步退出，电力系统源网荷储的配合模式将从电源跟踪负荷变化转变至电源与负荷双向协同模式，从一维模式转变至二维模式，电网的运行规则将发生颠覆性的改变，电网运行的复杂度急剧增加，为应对新型电力系统的挑战，直流作为跨区域大规模能源输送的关键手段，以换流站为中心的“虚拟发电厂”技术，能够顺应电网结构变化，在系统层面、设备层面满足电网可靠调度、稳定运行的需求，是未来新型电力系统发展的关键核心技术。以换流站为中心的“虚拟发电厂”技术主要涵盖以下技术要点：

1、以换流站为基础的源网一体协同控制技术

以光伏为代表的新能源系统产生电力的一次能源来自于太阳光的辐射，受到季节、气候和时空等因素的影响，具有很强的随机性、波动性和间歇性，发电功率峰谷波动较大。在现行的调度模式下，直流外送通道、新能源厂站按照电压等级、地理区域分属不同的调度管理，各方各层级的信息传递以“自上而下”和“自下而上”为主，缺少“横向协同”和“整体统筹”，难以适应大规模新能源功率精准调控的要求。有必要以不发生弃光弃水为目标，应用源网一体协同控制技术，从最大限度保证直流送电能力、实现系统整体运行最优的角度实现直流与新能源、新能源厂站之间更加紧密的协同控制，实现新能源最大限度消纳。

2、以换流站为中心的智能感知调控技术。

打破传统的分层分级调控模式，以换流站作为信息中心和控制中心，应用“虚拟发电厂”技术，更加全面、高效、直观的获取、分析和运用系统关键运行数据，将各新能源厂站、枢纽站点以独立发电单元的形式接入集中控制系统，建立区域内所有厂站的双向信息连接，实现毫秒级-秒级-分钟级-小时级-天级-周级等大时间尺度精准调控与运行优化能力，形成一个有机整体参与电网运行。从功能定位上，满足发电管理、数据管理、调度管理、通信管理、设备管理等业务需求，不断推动解决大规模新能源直流送出问题。

3、以换流站为枢纽的数字信息智能技术

基于大数据融合，从多种维度对直流设备状态进行精确感知，实现直流系统的全面可观；通过数据之间的补充和增强，实现被感知目标的精确可测；对直流系统的全面可观和精确可测，使得直流系统高度可控。以数据作为核心生产要素，打通数据流转各环节，利用大数据技术提供数据分析和挖掘能力，利用人工智能技术增强直流系统智能分析和决策水平，发现直流潜在运行风险，使直流系统具备超强感知能力、智慧决策能力和快速执行能力。

4、以换流站为核心的协同仿真技术

采用多种不同的仿真环境结合起来创建一个融合电气量、状态量、环境量、行为量的协同仿真系统，在多个仿真器之间进行数据交换，应用协同仿真技术，使用已经成熟的仿真工具对每个子系统进行建模和仿真，实现多个物理场景、多个学科的高精度协同仿真，实现大规模新能源与换流站构建的虚拟电厂功率响应、频率电压控制等功能的系统全面精确验证。

（作者：南方电网超高压输电公司检修试验中心彭光强杨光源肖耀辉）

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