一、為什么通過優(yōu)化直流聯(lián)絡(luò)線的運行方式能夠提升新能源的消納能力？
隨著大規(guī)模風(fēng)電、光伏等新能源的上網(wǎng)發(fā)電，新能源出力的隨機性和波動性給電力系統(tǒng)運行帶來了巨大的挑戰(zhàn)。直流聯(lián)絡(luò)線具有控制靈活的特點，通過優(yōu)化跨區(qū)直流聯(lián)絡(luò)線的運行方式，將能夠充分利用不同大區(qū)風(fēng)電的非同時性和負荷的差異特性，可實現(xiàn)跨區(qū)直流的隨風(fēng)而動，從而極大地促進含高比例間歇式能源的送端電網(wǎng)的新能源消納，進而踐行特高壓直流更大空間范圍內(nèi)的資源配置作用。
二、跨區(qū)直流運行優(yōu)化模式
跨區(qū)直流聯(lián)絡(luò)線運行方式分為：
1）長時間尺度的優(yōu)化，包括年度、月度；
2）短時間尺度的優(yōu)化，包括日前、日內(nèi)實時滾動。
跨區(qū)直流運行優(yōu)化的整體流程圖如下所示：
三、直流聯(lián)絡(luò)線運行方式的優(yōu)化模式是怎樣的？
在傳統(tǒng)模式下，聯(lián)絡(luò)線功率交換計劃由上級調(diào)度機構(gòu)制定，各區(qū)域調(diào)度機構(gòu)只能調(diào)度區(qū)域內(nèi)的常規(guī)機組來為本區(qū)域的新能源出力波動進行調(diào)峰。該模式的優(yōu)點是易于實現(xiàn)分省電力電量平衡，缺點是聯(lián)絡(luò)線“阻隔”了跨區(qū)電力資源在消納新能源方面的協(xié)調(diào)運行能力。
在自由優(yōu)化模式下，由上級調(diào)度機構(gòu)統(tǒng)一優(yōu)化全網(wǎng)的發(fā)電計劃，聯(lián)絡(luò)線功率可以在傳輸極限內(nèi)自由優(yōu)化。該模式的優(yōu)點是：其一，充分挖掘各區(qū)域新能源出力的“互補”特性，減少系統(tǒng)的調(diào)峰需求；其二，充分釋放全網(wǎng)發(fā)電機組的調(diào)節(jié)能力，實現(xiàn)在全網(wǎng)范圍內(nèi)消納新能源。然而，該模式與我國現(xiàn)行的“統(tǒng)一調(diào)度，分級管理”原則相沖突，在實際中應(yīng)用時將受到很大限制。
為此，本文提出介于上述兩種模式之間的一種新模式——聯(lián)絡(luò)線功率受限優(yōu)化。該模式在滿足跨區(qū)聯(lián)絡(luò)線功率交換計劃的前提下，各區(qū)域?qū)^(qū)內(nèi)火電機組進行等效，由上級調(diào)度機構(gòu)根據(jù)各區(qū)域等效火電機組參數(shù)，綜合考慮直流聯(lián)絡(luò)線的各類復(fù)雜運行約束條件，在聯(lián)絡(luò)線功率可調(diào)范圍內(nèi)優(yōu)化，從而最大限度地挖掘“網(wǎng)網(wǎng)互動”的潛力，促進新能源在更大空間范圍內(nèi)消納。該模式是對當前聯(lián)絡(luò)線功率交換計劃編制方式的一種“漸進式改進”，在實際應(yīng)用中具有很強的可操作性。
聯(lián)絡(luò)線功率受限優(yōu)化模式的流程如圖2所示。
四、直流聯(lián)絡(luò)線功率優(yōu)化如何建模？
本文提出一種新的直流聯(lián)絡(luò)線交換功率建模方法，其基本思路是：假定聯(lián)絡(luò)線交換功率的檔位有N個，則假設(shè)有N臺等效發(fā)電機組，這N臺等效發(fā)電機組的出力疊加起來組成聯(lián)絡(luò)線交換功率曲線，如圖3所示。
對于每臺等效發(fā)電機組，借鑒機組組合建模的思想，考慮最小連續(xù)開機/關(guān)機時間約束和機組出力上下限約束，從而實現(xiàn)聯(lián)絡(luò)線交換功率階梯化。此外，為保證聯(lián)絡(luò)線交易計劃的完成以及直流聯(lián)絡(luò)線控制的可靠性，還需滿足聯(lián)絡(luò)線日電量約束、全天調(diào)節(jié)次數(shù)約束和聯(lián)絡(luò)線功率短時間內(nèi)不得反方向調(diào)節(jié)的約束。
聯(lián)絡(luò)線功率受限優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型以系統(tǒng)運行成本和棄風(fēng)量最小為目標函數(shù)，除直流聯(lián)絡(luò)線交換功率建模的相關(guān)約束以外，考慮系統(tǒng)平衡和備用、各區(qū)域等效火電機組運行限制等約束，對直流聯(lián)絡(luò)線交換功率計劃進行優(yōu)化。
五、通過優(yōu)化直流聯(lián)絡(luò)線的運行方式提升新能源消納能力的效果如何？
本文采用一個兩區(qū)域電網(wǎng)，在典型日含棄風(fēng)和典型日無棄風(fēng)場景下，分別對比了直流聯(lián)絡(luò)線功率固定為實際值和直流聯(lián)絡(luò)線功率保持日電量不變進行受限優(yōu)化兩種模式下的運行效益。算例結(jié)果表明，通過優(yōu)化直流聯(lián)絡(luò)線運行方式，可以根據(jù)新能源出力預(yù)測合理安排聯(lián)絡(luò)線功率曲線，降低各區(qū)域等效火電出力的峰谷差、預(yù)留更多備用容量，在含棄風(fēng)場景下大幅降低棄風(fēng)電量，并顯著提高直流聯(lián)絡(luò)線兩端電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性。
