2021年12月09日 | 新型电力系统中“源-网-荷-储”的互动机理

2021-12-09 来源：储能设计

中国储能网讯：众所周知，传统的电力系统的主要模式是大电源（火电、水电、核电等）通过升压后接入大电网，通过高压、超高压或特高压的输电线路将电能进行输送，再通过层层降压将电能送至各个负荷端。由此，构成了传统的电力系统的拓扑结构，也即所说的“发输变配用”系统。

随着光伏、风电等新能源为主体的新型电力系统的建设，电力系统的结构将发生深刻变化。

首先，电源的型式发生变化，风电、光伏等新能源将成为主要电源型式；其次，集中式的电源特点将变为集中式+分布式并举的型式；再次，风电、光伏发电的波动性、间歇性和随机性等特性对电网的安全稳定运行带来极大的冲击；最后，储能将成为新型电力系统不可或缺的元素。

通过储能的灵活性调节以及与源-储与荷的联动，实现电源、电网、负荷、储能各个环节的协调互动，实现系统安全、稳定、可靠的运行。很多人关心，源-网-荷-储是如何协调互动的呢？电力系统的运行机理相当复杂，涉及暂态、稳态方方面面，本文简单介绍下新能源为主体的新型电力系统的基本工作机理。

首先，对源、网、荷、储的特性进行分析。简单来说，就是知道源网荷储各个环节的当前状态和具备的能力。例如，对光伏、风电等电源，根据其设备性能参数和电力系统的状态分析电源出力特性及对电网的影响等，评估其输出功率的可信度；对于负荷，根据采集的负荷数据，对负荷的特性进行辨识，计算负荷的相关指标；对电网，分析其有功调节能力、无功调节能力、负载率、可靠性等指标。

其次，对发电功率、负荷功率等进行预测。不同于常规电源的“按计划发电”，风电、光伏等新能源发电存在“看天吃饭”的属性，借助风光预测系统及高精度天气预报等服务，根据现场采集的监控数据和环境数据及其历史统计数据，对超短时、短时和长时风电、光伏的输出功率做出预测，制定预期发电曲线；对于负荷预测，通过对历史负荷数据、气象因素、节假日、特殊事件等信息分析的基础上，挖掘负荷变化规律，制定负荷预测变化曲线。

最后，制定源网荷储的协调优化功能。储能在作用得到充分体现，储能作为灵活性资源，可实时的“查漏补缺”，并解决改变电能的时域特性。根据系统的需要实现调峰、调频、调压、备用等多重作用。考虑新能源消纳、运行经济性、安全稳定等方面的约束条件，建立网-源-荷-储协调优化调度的优化模型，例如满足新能源消纳最大化、参与电网辅助服务或现货市场实现经济效益最大化、安全稳定运行、孤网运行等各种策略。

此外，源网荷储新型电力系统中除了上述“基本配置”外，也有很多“增配”功能，例如利用光伏逆变器、储能变流器等电力电子元件的无功出力能力实现无功的优化控制、利用分布式电源和储能的灵活拓扑对电网进行重构等功能。

源网荷储协调互动是新型电力系统的核心目标，除了技术上的持续推进外，尚需相适应的政策环境、市场机制、商业模式等方面的相辅相成，进而实现电力系统的迭代更新。

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