日前，“復(fù)雜電網(wǎng)自律—協(xié)同無功電壓自動(dòng)控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”成果鑒定會(huì)在清華大學(xué)舉行。據(jù)悉，這一成果極大地提高了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性，目前已在22個(gè)省級(jí)電網(wǎng)得到推廣應(yīng)用，一年幫助江蘇電網(wǎng)節(jié)約近億度電的損耗，并實(shí)現(xiàn)了我國先進(jìn)電網(wǎng)控制系統(tǒng)對(duì)美國的首例輸出，“使得中國在電壓控制領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先于世界”。
以前我國采取依靠人工、分散控制的方法，實(shí)時(shí)控制電網(wǎng)。在各級(jí)電網(wǎng)的控制中心和發(fā)電廠、變電站等地方，都有24小時(shí)值班的調(diào)度操作人員，一旦發(fā)現(xiàn)問題，就逐級(jí)打電話，要求相應(yīng)單位進(jìn)行調(diào)整。這種方式不僅耗費(fèi)巨大的人力，依賴于調(diào)度人員的經(jīng)驗(yàn)，而且并不能從有利于整個(gè)電網(wǎng)全局的角度做出有效的協(xié)調(diào)。
因此，讓電壓控制從人工走向自動(dòng)，顯得尤為必要——對(duì)實(shí)時(shí)采集到的電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用有效的算法形成決策，并對(duì)電網(wǎng)中的各類無功電壓控制設(shè)備進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，以使得整個(gè)電網(wǎng)時(shí)時(shí)刻刻處于最佳的電壓狀態(tài)，保障電網(wǎng)運(yùn)行的安全和經(jīng)濟(jì)。
然而，要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的自動(dòng)電壓控制，并不容易。首先，控制對(duì)象很復(fù)雜，尤其近年來我國風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量位居世界首位，光伏裝機(jī)占第二位。然而，風(fēng)、光發(fā)電等可再生能源的輸入是間歇性的，會(huì)引起電網(wǎng)電壓的快速、大幅度波動(dòng)，甚至誘發(fā)大規(guī)模連鎖脫網(wǎng)事故，給安全運(yùn)行帶來威脅，這成為我國大規(guī)模可再生能源接入電網(wǎng)的主要障礙之一；第二，控制模式復(fù)雜，我國的互聯(lián)大電網(wǎng)是由空間上分布的多級(jí)控制中心共同調(diào)度的，如何協(xié)調(diào)是難題；第三，這還是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題，本身求解起來就有難度。
“我們采用了‘自律+協(xié)同’的技術(shù)路線?？刂茖?duì)象復(fù)雜，我們就根據(jù)特性將其分成不同的群，做自律控制，從而使問題簡(jiǎn)化。但又不能放任每個(gè)部分各自為政，就再通過方法將他們協(xié)同起來，勁往一處使，保障電網(wǎng)在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的電壓分布，達(dá)到全局最優(yōu)的目標(biāo)。”清華大學(xué)電機(jī)系教授、該成果的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人孫宏斌說。
在實(shí)際應(yīng)用中，這套系統(tǒng)能夠顯著降低電網(wǎng)輸送過程中的損耗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該系統(tǒng)在江蘇電網(wǎng)投運(yùn)后，一年節(jié)約近1億度電的損耗，相當(dāng)于年節(jié)省開支約5000萬元。美國PJM電網(wǎng)持續(xù)半年的運(yùn)行數(shù)據(jù)也表明，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的節(jié)能降損收益約850萬美元，同時(shí)，5個(gè)關(guān)鍵輸電通道的傳輸極限分別提高了7.6%至16.1%，供電可靠性大大提高。“目前，中國的電網(wǎng)每年損耗大約是3600億度電，相當(dāng)于每人每天浪費(fèi)了1度電。自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)不需要增加任何設(shè)備投入，僅通過控制的手段就能顯著降低損耗。”孫宏斌說。
