中國儲能網(wǎng)訊：■■新型電力系統(tǒng)面臨三重技術(shù)挑戰(zhàn)
在我國“雙碳”目標(biāo)背景下，構(gòu)建具有更強(qiáng)新能源消納能力的新型電力系統(tǒng)已經(jīng)成為電力行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展方向，是構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。新型電力系統(tǒng)具有清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動等基本特征，但也面臨新的技術(shù)挑戰(zhàn)：
一是新能源成為主力電源，系統(tǒng)面臨的源荷雙重不確定性進(jìn)一步加劇，系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力不足，電力電量平衡壓力增大。風(fēng)、光等新能源替代化石能源是實(shí)現(xiàn)降碳的關(guān)鍵措施，然而日益增大的新能源的隨機(jī)性和波動性與日益減小的火電的調(diào)節(jié)能力將給系統(tǒng)帶來嚴(yán)峻的新能源消納與電力保供矛盾。亟需挖掘源網(wǎng)荷儲多種靈活資源，從設(shè)備靈活性提升、電網(wǎng)調(diào)度能力增強(qiáng)、市場機(jī)制保障等多方面提升系統(tǒng)的電力電量平衡能力。
二是大量電力電子設(shè)備并網(wǎng)，系統(tǒng)慣量大幅降低，針對各類擾動下系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)增大。相比于旋轉(zhuǎn)電機(jī)，電力電子設(shè)備一方面轉(zhuǎn)動慣量低，另一方面控制方式復(fù)雜，使得電力電子化電力系統(tǒng)的動態(tài)特性不清，穩(wěn)定機(jī)理不明，因而研究安全穩(wěn)定的控制保護(hù)方法缺乏理論分析方法的基礎(chǔ)。目前構(gòu)筑于以傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)為主體之上的系統(tǒng)運(yùn)行控制理論與技術(shù)，難以滿足新型電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行要求，系統(tǒng)基礎(chǔ)理論、分析方法、控制技術(shù)亟需全面變革與突破。
三是配用電形態(tài)發(fā)生巨大變化，分布式資源大量接入，負(fù)荷側(cè)互動能力進(jìn)一步加強(qiáng)，給系統(tǒng)的可觀可控可測能力帶來難題?！半p碳”目標(biāo)下，大規(guī)模分布式新能源將接入配電網(wǎng)，使配電網(wǎng)潮流呈現(xiàn)多向性、隨機(jī)性；與此同時，電動汽車的規(guī)?；l(fā)展，以及需求側(cè)響應(yīng)的不斷推進(jìn)，使負(fù)荷的時空特性變得更為復(fù)雜，給系統(tǒng)電能質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性、可靠性帶來難題。為了高效優(yōu)化調(diào)配這些海量分布式資源，亟需先進(jìn)的信息與通信技術(shù)提升系統(tǒng)可觀、可測、可控能力，解決多元異構(gòu)數(shù)據(jù)融合帶來的互操作問題。
新型電力系統(tǒng)面臨的上述挑戰(zhàn)本質(zhì)上是由于系統(tǒng)呈現(xiàn)出了更高的不確定性、控制復(fù)雜、弱慣性、數(shù)量大、分散化的特點(diǎn)，而現(xiàn)有以同步發(fā)電機(jī)為基礎(chǔ)電力系統(tǒng)的分析方法及運(yùn)行控制技術(shù)難以解決上述難點(diǎn)，需要我們從其他視角挖掘新的方法和技術(shù)。
■■數(shù)據(jù)驅(qū)動技術(shù)優(yōu)勢明顯
近年來，隨著電力能源領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、配、用各個環(huán)節(jié)涌現(xiàn)了海量的數(shù)據(jù)，而信息領(lǐng)域中以大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)據(jù)驅(qū)動的技術(shù)，使得從電力系統(tǒng)中的海量數(shù)據(jù)中挖掘新型電力系統(tǒng)特性的內(nèi)在規(guī)律成為可能，從而實(shí)現(xiàn)能量流和信息流的深度融合，促進(jìn)各類資源大范圍的優(yōu)化配置?；跀?shù)據(jù)驅(qū)動的電力系統(tǒng)分析方法和運(yùn)行控制技術(shù)具有彌補(bǔ)傳統(tǒng)基于模型的理論體系的不足，解決新型電力系統(tǒng)面臨挑戰(zhàn)的優(yōu)勢，體現(xiàn)在以下幾個方面：
一是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的新型電力系統(tǒng)分析方法。新型電力系統(tǒng)的源側(cè)和荷側(cè)都發(fā)生深刻變化，傳統(tǒng)的電源和負(fù)荷建模方法無法有效反映新元素的動態(tài)特性，而數(shù)據(jù)驅(qū)動方法擅長高維非線性特性的表征能力，采用基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的源荷建模方法具有描述源荷復(fù)雜動態(tài)特性的技術(shù)優(yōu)勢；新型電力系統(tǒng)由于多重不確定性，潮流計(jì)算面臨短時執(zhí)行海量場景分析的計(jì)算瓶頸，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的潮流計(jì)算方法能夠?qū)崿F(xiàn)海量場景的高精度快速計(jì)算。
二是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法。新型電力系統(tǒng)的“雙高”特性使其具有強(qiáng)非線性和復(fù)雜動態(tài)特性，其系統(tǒng)穩(wěn)定機(jī)理尚不明確，傳統(tǒng)的基于模型的穩(wěn)定性分析方法不能反映所有可能的運(yùn)行方式和故障場景。需要通過海量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)擾動識別，評估系統(tǒng)線路過載、電壓越限等靜態(tài)安全特性，并根據(jù)暫態(tài)特性的海量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)暫態(tài)安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的評估方法，為系統(tǒng)穩(wěn)定性分析提供新方法。
三是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的新型電力系統(tǒng)保護(hù)控制方法。隨著大規(guī)模電力電子設(shè)備的并網(wǎng)，由于逆變器的控制特性，使系統(tǒng)的短路電流特性以及故障特征與傳統(tǒng)系統(tǒng)差別較大，給故障分析識別和保護(hù)控制帶來困難。基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法可以通過建立多源數(shù)據(jù)與故障特征、短路電流特性的映射關(guān)系，揭示影響故障特征的關(guān)鍵因素和機(jī)理，可以有效實(shí)現(xiàn)新型電力系統(tǒng)下的故障分析與類型甄別。
四是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的新型電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方法。新型電力系統(tǒng)由于新能源急劇波動、海量設(shè)備離散運(yùn)行、源網(wǎng)荷儲互動，傳統(tǒng)基于物理模型的運(yùn)行決策方法面臨復(fù)雜度急劇增大的難點(diǎn)，難以滿足在線應(yīng)用的需求。利用海量運(yùn)行數(shù)據(jù)，構(gòu)建深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)機(jī)制，并通過數(shù)據(jù)積累對學(xué)習(xí)模型進(jìn)行持續(xù)修正和自我學(xué)習(xí)能力，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜場景下決策的精度和效率。
五是面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)融合與資源協(xié)同。新型電力系統(tǒng)具有海量異構(gòu)設(shè)備接入的特征，給傳統(tǒng)的集中式的調(diào)控機(jī)制帶來挑戰(zhàn)，而分布式調(diào)控機(jī)制離不開面向?qū)ο蟮姆植际叫畔⒓軜?gòu)，需要建立不同業(yè)務(wù)對象的信息交互機(jī)制，提出源網(wǎng)荷儲異構(gòu)數(shù)據(jù)模型的映射方法，實(shí)現(xiàn)各類差異化資源的有效協(xié)同。
新型電力系統(tǒng)作為一個具有海量數(shù)據(jù)的復(fù)雜系統(tǒng)，有望通過數(shù)字化建設(shè)，借助海量數(shù)據(jù)的價(jià)值，從新的視角認(rèn)識新型電力系統(tǒng)的內(nèi)在機(jī)理和特性，助力突破新型電力系統(tǒng)面臨的技術(shù)難題。相信隨著電力行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型的步伐不斷加快，以數(shù)據(jù)為工具的新型電力系統(tǒng)分析方法和運(yùn)行控制技術(shù)將會得到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視，促進(jìn)新型電力系統(tǒng)建設(shè)的蓬勃發(fā)展。
（作者系中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司廣東電網(wǎng)廣州供電局副總經(jīng)理）
