摘要：随着新能源在电力系统中占比的提升，其间歇性和波动性对电网的稳定运行提出了挑战。本文探讨了在高比例新能源接入背景下，电力系统多时间尺度协同优化调度的必要性，分析了当前面临的主要问题，并提出了相应的优化策略，以期为电力系统的安全、经济运行提供参考。

关键词：高比例新能源接入；多时间尺度；协同优化调度

一、高比例新能源接入对电力系统调度的影响

（一）新能源出力的随机性对短期调度的影响

新能源出力受气象条件影响显著，具有较强的随机性和不可预测性。这使得电力系统在短期内面临较大的供需平衡压力。风速的瞬时变化可能导致风电出力的剧烈波动，而光伏发电则受云层覆盖、光照强度等因素影响，其输出功率可能在短时间内发生快速变化。传统的调度策略主要依赖于负荷预测和常规电源的调节能力，但在高比例新能源接入的情况下，传统电源的调节能力可能不足，难以及时响应新能源出力的波动，导致系统频率和电压的波动加剧，影响电网的安全稳定运行。

（二）新能源出力的间歇性对中期调度的影响

新能源出力的间歇性使得电力系统在中期调度中面临较大的不确定性。例如，风电和光伏在一天中的出力变化较大，可能出现峰谷差异明显的情况。这对电力系统的备用容量和调峰能力提出了更高的要求。如果缺乏有效的中期调度策略，可能导致部分新能源被弃用，降低新能源的利用效率，同时增加系统的运行成本。此外，新能源出力的不稳定性会影响机组组合计划，可能导致传统火电机组运行方式的改变。例如，为了适应新能源的大幅波动，部分火电机组可能需要频繁启停或深度调峰，这不仅降低了机组的经济性，还可能增加设备损耗。

（三）新能源出力的季节性对长期调度的影响

新能源出力具有明显的季节性特征，例如，风电在冬季和春季的出力较高，而光伏在夏季的出力较为充足。这种季节性的差异对电力系统的长期调度提出了挑战。如果不能合理预测并协调不同季节的新能源供给，可能导致部分季节新能源供应过剩，而在另一季节出现供电不足的问题。因此，需要在年度规划中充分考虑新能源出力的季节性变化，合理安排常规电源的检修计划和燃料储备，确保在不同季节都能满足负荷需求，保障电力系统的可靠运行。此外，跨区域输电能力的建设对于解决季节性不均衡问题至关重要。通过区域间的电力互济，风电丰富的地区可以在冬春季节向外输送富余电力，而光伏出力高的地区在夏季可以提供充足的电力供应。长期调度策略还需考虑新能源装机规划和电力市场机制的完善，确保新能源的合理消纳，提高电力系统的整体经济性和可持续性。

二、多时间尺度协同优化调度策略

（一）短期调度策略

短期调度主要关注新能源出力的实时波动，以分钟级至小时级的时间尺度进行动态调整，确保电力系统的安全稳定运行。在短期调度中，首先应提高新能源出力和负荷的预测精度，采用人工智能、深度学习和数据驱动方法，提高短期气象预测的准确性，从而优化新能源发电功率的预测。此外，短期调度需要依赖快速响应的调节资源，如抽水蓄能、电池储能和可调节负荷，以实现对新能源波动的快速响应。例如，当风电或光伏发电突然下降时，储能系统可以迅速释放电力，以维持供需平衡。与此同时，应建立灵活的电力市场机制，鼓励各类资源参与实时调度，提高系统的调节能力。例如，通过实时电价机制引导用户调整用电时间，促进新能源的消纳。

（二）中期调度策略

中期调度通常以日到周为单位，主要目的是合理安排发电机组启停、优化能源配置，并提高新能源利用率。在中期调度中，首先需要结合新能源出力预测和负荷预测，制定合理的发电计划，确保在满足负荷需求的同时，最大化新能源的消纳。新能源的出力具有一定的周期性，因此，可以利用历史数据分析出力规律，优化火电机组的启停计划，减少机组频繁启停对经济性和设备寿命的影响。同时，合理安排设备的检修计划，确保电力系统的可靠性。例如，风电和光伏的出力高峰期应避开常规电源的大规模检修时间，以确保电力供应的稳定。此外，利用需求侧管理措施也是中期调度的重要手段，如通过智能电网技术引导大工业用户调整用电行为，实现削峰填谷，从而降低系统的调峰压力，提高新能源消纳能力。

（三）长期调度策略

长期调度以年为单位，主要目标是优化电源结构、提升系统灵活性，并制定新能源消纳的长期发展策略。首先，在长期调度中，应结合新能源发展趋势和负荷增长需求，优化电力系统的电源结构。例如，通过增加灵活性电源（如抽水蓄能、燃气机组等），提高电力系统应对新能源波动的能力。此外，加强跨区域电网互联互通也是长期调度的关键措施之一，通过超高压直流输电技术，可以将风能、太阳能等清洁能源资源丰富的地区与负荷中心有效连接，提高新能源资源的利用效率。在长期规划中，还应推进智能电网建设，提升电网的感知、控制和自愈能力，使电网能够更高效地调度新能源，提高供电可靠性。此外，长期调度应制定合理的政策和激励机制，鼓励各类灵活性资源的发展，如分布式能源、微电网和虚拟电厂等，增强电力系统的整体调节能力。

（四）多时间尺度协同机制

为了实现短期、中期和长期调度策略的有效协同，需要建立统一的调度协调机制，确保不同时间尺度调度策略之间的信息共享和优化匹配。首先，应构建多时间尺度的信息共享平台，实现短期调度与中长期规划的有机结合。例如，短期调度的运行数据可为中期调度提供决策依据，而中期调度的优化方案应考虑长期规划的目标和发展趋势。其次，利用先进的优化算法和仿真技术，如基于人工智能的多目标优化方法，对不同时间尺度的调度方案进行评估，选择最优的调度策略。此外，应建立完善的应急预案，在新能源大幅波动、突发事故或极端天气事件发生时，实现短期调度的快速调整，以确保系统安全稳定运行。例如，构建包含新能源发电、储能系统、柔性负荷等多种调节手段的协同优化模型，提升电网的动态适应能力。

结束语：

高比例新能源接入对电力系统的调度提出了新的挑战。通过制定多时间尺度的协同优化调度策略，能够有效应对新能源出力的随机性、间歇性和季节性变化，提高电力系统的灵活性和可靠性，促进新能源的高效利用，保障电力系统的安全稳定运行。

参考文献：

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[2] 李明扬，王海东，刘吉臻.含大规模新能源的电力系统动态经济调度研究 [J]. 可再生能源，2020 （01）： 15-20.