国电南瑞联合高校攻克电力调度关键技术 新型优化方案提升电网稳定性

问题——受端电网调度遭遇“高波动、强耦合”新挑战。随着新能源占比上升、电气化加速,受端系统净负荷波动更明显,负荷预测偏差与可再生出力不确定性叠加,备用容量安排、调峰调频和应急处置的难度随之增加。同时,跨区直流输电受端供电结构中的比重提高,一旦发生直流闭锁等故障,供电缺口可能在短时间内迅速放大,对安全稳定与经济调度提出更高要求。传统依赖单一预测值或少量典型场景的计划方式,容易在边界条件下出现“看起来可行、实际脆弱”的风险。 原因——不确定性来源更复杂,“可调资源”的能力需要被更精细地刻画。一上,净负荷并非单纯的需求曲线,而是负荷与分布式新能源等因素相互抵消后的结果,其误差分布可能呈现非对称、多峰等特征,难以用单一假设覆盖。另一方面,受端电网可用于调节的资源更丰富,包括常规机组、储能、可中断负荷、需求响应等,不同资源爬坡速度、可持续时长、启停成本和约束条件上差异明显。若缺少对资源上下调边界、运行特性及约束耦合的系统建模,容易出现“能力高估”带来安全隐患,或“能力低估”导致资源闲置、成本上升。 影响——更准确的场景构造与更稳健的模型,可同时提升安全裕度与经济性。此次披露的专利申请聚焦“可调节资源池”的协同调度:先基于历史数据形成净负荷预测,并构造预测误差的多元场景,叠加得到日前净负荷场景集合;再建立直流闭锁概率分布模型,将直流故障风险与净负荷场景融合,并通过聚类形成“可信场景集”,减少无效场景、突出关键风险。在资源侧,方案强调分析各类可调资源的运行特性,明确功率上下调边界,并建立调节过程中的功率平衡约束,确保策略满足物理与运行规则、具备可执行性。最终通过两阶段分布鲁棒优化,在多重不确定性下寻找“最不利场景”中风险总成本最小的方案,体现以稳健性换取成本可控的思路。若用于工程实践,有望在减少过度备用冗余的同时,提高对突发事件的抗扰能力。 对策——以“场景可信、约束可行、决策稳健”带动调度体系升级。行业实践可从三上共同推进:一是加强数据治理与场景管理,将负荷、气象、新能源出力、直流运行状态等数据纳入统一框架,提高预测及误差刻画的稳定性;二是完善资源池机制,推动储能、需求响应、可中断负荷等的参与规则与计量结算体系落地,使“可调资源”真正可调、可用、可核算;三是方法上加强稳健优化、风险成本评估与分层分区协同,形成“日前—日内—实时”闭环,在安全与经济之间取得更可控的平衡。该专利展示的建模思路契合受端电网从确定性计划走向概率化、风险约束型决策的趋势。 前景——新型电力系统建设将扩大对稳健调度技术的需求。未来,新能源高比例接入、跨区输电通道增多、负荷侧弹性提升,将使不确定性成为常态。以可信场景集为基础、以分布鲁棒优化为核心的调度框架有望在更大范围推广,并与辅助服务市场、容量机制、虚拟电厂运营等形成联动:一上通过市场信号引导资源主动提供调节能力,另一方面借助算法与平台提升资源匹配效率和系统韧性。同时,工程化落地仍需在算力效率、模型可解释性、参数标定以及与应急规程的衔接等持续完善,确保在实际运行中“算得出、用得上、靠得住”。

电力系统优化调度是保障能源安全、支撑经济社会运行的重要基础。国电南瑞与华北电力大学的合作创新,展示了产学研协同推动技术进步的路径。随着新能源占比持续提高、电力市场化改革不断深入,智能优化调度技术将在新型电力系统建设中扮演更关键的角色,值得业界持续关注并继续研究推进。