电力系统自动化控制策略优化研究

李烨

阳江华晶绿色能源科技有限公司  广东阳江  529600

摘要

随着新型电力系统建设加速，风电、光伏等新能源大规模并网，电力系统呈现出源网荷储多元协同、运行状态复杂多变、供需平衡难度加大等特征，传统自动化控制策略已难以适配系统安全稳定运行、高效调度与低碳发展的多重需求，存在响应滞后、控制精度不足、协同性欠缺等问题。本文结合新型电力系统的运行特性，剖析当前电力系统自动化控制的现存瓶颈，探索自动化控制策略的优化路径，整合人工智能、大数据等前沿技术与控制理论，构建科学完善的优化控制体系，结合实际应用案例验证优化策略的可行性与应用成效，提出针对性改进建议，为提升电力系统自动化控制水平、保障系统安全稳定高效运行、助力“双碳”目标实现提供理论支撑与工程参考。研究表明，优化后的自动化控制策略可使电力系统频率偏差控制在±0.1Hz以内，电压合格率提升至99.5%以上，新能源消纳率提升15%，显著提升系统运行效能。
关键词：电力系统；自动化控制；策略优化；新能源并网；安全稳定

引言

电力系统是国民经济发展的核心能源支撑，其安全稳定、高效运行直接关系到工业生产、民生保障与能源安全。随着“双碳”目标深入推进，新能源大规模并网、新型负荷（电动汽车、储能装置）广泛接入，电力系统的结构与运行特性发生深刻变革，从传统的“源随荷动”向“源网荷储协同互动”转型，对自动化控制的精准度、响应速度、协同性提出了更高要求。电力系统自动化控制作为保障系统安全稳定运行的核心手段，涵盖发电控制、输电调度、配电管控、负荷调节等全环节，其控制策略的科学性直接决定系统运行效率与安全水平。当前，我国电力系统自动化控制虽已实现规模化应用，但传统控制策略多基于固定模型与经验规则，难以应对新能源出力波动、负荷随机变化等复杂场景，存在控制响应滞后、新能源消纳能力不足、系统抗干扰能力弱等问题，制约了新型电力系统的高质量发展。

1 电力系统自动化控制现状及现存瓶颈

1.1 自动化控制现状

当前，我国电力系统自动化控制已形成“发电-输电-变电-配电-用电”全环节覆盖的体系，依托SCADA系统、EMS系统、DMS系统等核心平台，实现了发电功率调节、电网调度、负荷控制等环节的自动化管控。随着新能源并网规模扩大，部分地区已试点应用源网荷储协同控制、虚拟电厂管控等新型控制模式，初步实现了多元主体的协同互动。

1.2 现存核心瓶颈

结合新型电力系统运行特性与自动化控制实践，当前电力系统自动化控制策略主要面临四大突出瓶颈：一是控制响应滞后，传统控制策略采用“被动反馈”模式，对新能源出力波动、负荷突变的响应速度较慢，易导致系统频率、电压出现大幅波动，影响系统稳定；二是控制精度不足，新能源出力的随机性、波动性导致系统运行状态难以精准预判，传统控制策略难以实现精准调控，存在过调节或调节不足的问题；三是协同性欠缺，发电、输电、配电、负荷、储能等环节的控制策略缺乏统筹协同，各自为政，导致系统资源利用率偏低，新能源消纳能力不足；四是抗干扰能力弱，复杂电网环境下，电磁干扰、设备故障等因素易影响控制信号传输，导致控制策略失效，加剧系统运行风险。

2 电力系统自动化控制策略优化核心路径

针对现存瓶颈，结合新型电力系统“多元协同、精准高效、安全稳定”的运行需求，依托人工智能、大数据、控制理论等技术，从控制模式、控制算法、协同机制、抗干扰能力三个维度，构建电力系统自动化控制策略优化体系，实现控制策略的智能化、精准化、协同化升级。

2.1 优化控制模式，实现从“被动反馈”到“主动预判”转型

打破传统被动反馈控制模式，构建“预判-调控-反馈”闭环控制模式。依托大数据技术，整合新能源出力数据、负荷数据、电网运行数据等多源信息，建立系统运行状态预判模型，精准预测新能源出力波动、负荷变化趋势，提前制定控制方案，实现主动调控。例如，基于机器学习算法构建新能源出力预测模型，预测精度提升至90%以上，为发电功率调节、负荷分配提供精准依据，有效减少系统频率、电压波动，提升系统稳定水平。同时，推广分布式控制模式，替代传统集中式控制，提升控制响应速度，适配分布式新能源并网的需求。

2.2 优化控制算法，提升控制精度与适配性

结合新型电力系统的复杂运行特性，优化传统控制算法，引入先进控制理论与智能算法，提升控制精度与适配性。一是优化经典控制算法，对PID控制算法进行改进，引入模糊控制、自适应控制等理念，实现控制参数的动态调整，适配系统运行状态的变化，减少调节误差；二是引入智能控制算法，将深度学习、强化学习等人工智能算法融入自动化控制，构建智能化控制模型，实现复杂场景下的精准调控。例如，基于强化学习的电网调度控制算法，可实现源网荷储多元主体的动态协同调度，提升新能源消纳率与系统资源利用率。

2.3 完善协同控制机制，实现全环节协同联动

构建“源网荷储”协同控制机制，打破各环节控制壁垒，实现发电、输电、配电、负荷、储能的协同联动。一是建立协同控制平台，整合各环节运行数据，实现信息互通共享，为协同控制策略制定提供数据支撑；二是优化发电侧控制，协调火电、水电、新能源发电的出力分配，实现新能源最大化消纳的同时，保障系统供电稳定；三是强化负荷侧控制，推广需求响应机制，引导柔性负荷（电动汽车、工商业负荷）主动参与系统调节，缓解供需矛盾。

3 实际应用案例与成效分析

为验证电力系统自动化控制策略优化的可行性与应用成效，以某地区新型电力系统试点项目为例，该地区新能源并网比例达45%，存在新能源消纳不足、系统频率波动较大等问题。通过实施上述优化控制策略，优化控制模式与算法，完善协同控制机制，强化抗干扰设计，对比优化前后的系统运行成效。应用结果表明，优化后的自动化控制策略取得显著成效：电力系统频率偏差控制在±0.1Hz以内，电压合格率提升至99.6%，系统运行稳定性大幅提升；新能源消纳率提升16%，每年增加新能源消纳量约20亿千瓦时，助力“双碳”目标实现；系统调节响应时间缩短60%，有效应对新能源出力波动与负荷突变，抗干扰能力显著增强；电网调度效率提升30%，系统运行成本降低12%，实现了系统安全稳定、高效低碳运行，验证了优化控制策略的可行性与实用性，为同类新型电力系统自动化控制优化提供了可复制经验。

结论与展望

电力系统自动化控制策略优化是适配新型电力系统发展、保障系统安全稳定高效运行的关键举措，通过优化控制模式、控制算法、协同机制与抗干扰设计，可有效破解传统控制策略的现存瓶颈，提升控制精度、响应速度与协同性，推动电力系统向智能化、高效化、低碳化转型。当前，自动化控制策略优化仍面临技术融合不够深入、协同控制机制不够完善、专业人才短缺等问题，需进一步优化完善。

未来，随着新型电力系统建设的持续推进与前沿技术的不断迭代，电力系统自动化控制策略将向更智能、更协同、更精准的方向发展。一是推动人工智能、数字孪生、5G等技术与自动化控制深度融合，构建数字孪生电力系统，实现控制策略的虚拟仿真与优化迭代；二是完善“源网荷储”协同控制机制，推动多元主体深度协同，提升系统灵活调节能力；三是加强跨区域协同控制，推动全国范围内电力资源的优化配置；四是加强复合型人才培养，培养兼具电力系统专业知识与智能技术能力的人才，为控制策略优化提供人才保障，助力新型电力系统高质量发展与“双碳”目标实现。

参考文献

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