【摘 要】随着风电、光伏等新能源的快速发展与广泛接入，电力系统运行面临功率波动大、调控难度高、稳定性下降等挑战。传统调度方式与控制手段已难以满足新型电力系统的实时性、灵活性与安全性需求。文章聚焦自动化技术在新能源接入过程中的应用研究，系统分析了新能源接入带来的运行特性变化及其对电网调度系统的影响，提出并探讨了基于预测算法的出力预测、自适应无功电压控制、分布式能源管理等关键自动化技术，进一步设计了面向“源-网-荷-储”协同的多层级自动化控制架构，以期为构建高比例新能源友好型电力系统提供参考。

【关键词】新能源接入；电力系统自动化；出力预测；分布式能源管理

引言

随着大量新能源装机投运，电力系统的调度、稳定、安全运行等面临巨大挑战。新能源出力具有随机性、高波动性等特性，传统控制、调度模式很难适应新能源的运行要求。自动化技术由于其实时性、精准性和智能化特点，可以应用于新能源接入的各个方面。研究和应用自动化技术，实现新能源高效、稳定和智能化控制是未来智能化电能系统的研究热点。本文将基于自动化技术在新能源接入的应用开展系统研究，寻求高效、稳定、智能化的控制方法。

一、新能源接入对电力系统的挑战

（一）新能源出力特性与波动性分析

新能源出力具有间歇性、随机性和不可调控性，是受光照强度等自然环境影响的不可调控电源。分布式光伏出力的大幅波动导致电力系统功率的不平衡、频率偏移和母线电压波动，尤其在较高比例接入电力系统时，对系统有功功率与无功功率调频调压的能力，以及发电侧、负荷侧和系统备用的协调安排提出更高要求，必须采用动态建模和统计分析方法，准确建模出分布式光伏发电出力[1]。

（二）大规模接入对电网调度与稳定性的影响

大规模新能源接入改变了电力系统电源侧格局，使得以集中型电源出力为主的网架支撑调节特性减弱。新能源功率波动大、无功调节能力弱，导致系统频率稳定性下降，系统惯量降低、调频能力不足；大规模新能源并网带来的功率潮流由单向向双向转变及潮流路径的变化，使得系统的网架可靠性较弱，易造成电压不稳定、稳定水平降低。因此，对调度的实时性和灵活性、预测精度要求较高，需要智能化自动化调度实现快速调节与在线协同调控。

（三）对自动化控制系统提出的新要求

新能源接入电网后，自动化控制系统需达到对新能源出力随机性和间歇性的高时效性、高准确度、强适应性的运行控制能力，实现分布式控制与集中调度协调控制，具有快速有功控制能力与无功动态补偿能力，要求自动化控制具有多源异构数据的实时采集与综合运用能力。同时，利用边缘计算与人工智能等技术提高系统状态感知分析、预测能力，提高智能决策与快速响应能力，能够具备故障自愈与可靠安全防护的自适应控制能力，确保电网安全与供电可靠。

二、新能源接入中的关键自动化技术应用

（一）基于预测算法的新能源功率预测自动化机制

该机制通过对气象数据（风速、太阳辐照度、温度等）、历史功率数据、设备在线数据等多源异构数据的分析与处理，采用多模型融合预测方法，支持以支持向量机（Support Vector Machine， SVM）、长短期记忆网络（Long ShortTerm Memory，LSTM）为代表的机器学习、深度学习等预测模型，实现对风/光短期、超短期以及日前功率的预测；实现预测模型的在线调整与自优化，即当数据统计分布发生变化时，动态调整模型各权重，提高预测精度，增强适应性[2]；预测结果实时上送自动化系统，驱动后续的无功调节、储能调度以及负荷调节方案的生成，支撑源-荷协同的前瞻式调度，在满足新能源波动性更高的前提下，增强电力系统的运行安全裕度和自动化调度的智能化水平。

（二）自动无功电压调节与频率控制技术

针对新能源接入电网后出力波动以及间歇性导致电压偏差、频率波动的情况，系统选用基于比例-积分（ProportionalIntegra，PI）控制和灵敏因子分析的协调无功电压调节技术，对系统协调接入的静态无功补偿装置、静止同步补偿器和可调功率因数变流器等设备进行电压实时动态控制，并引入基于惯性拟合的虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator，VSG）控制技术，通过有功功率与频率的函数变化，实现新能源系统快速响应频率扰动。