绿色能源接入电力系统中的自动化控制策略

引言

现代社会已经意识到现代化建设的发展， 导致社会的各层面环境受到了破坏，因此需要对其进行保护。 这样的意识使得许多社会基础设施开始的转变，电力系统就是其中之一。但绿色能源发电受自然条件影响大，接入电力系统后易引发频率波动、电压偏移等问题，威胁系统安全稳定运行。自动化控制策略通过实时监测与精准调控，能够平衡能源供需，保障绿色能源可靠接入，对推动电力系统向清洁化、智能化转型具有关键作用。

一、绿色能源与电力系统的特性分析

1.1 常见绿色能源的发电特性

常见绿色能源如风力发电、光伏发电、水力发电各具特性。风力发电依赖风速条件，输出功率随风速变化呈现随机性与间歇性；光伏发电受光照强度、时长影响显著，昼夜交替与天气变化会导致功率大幅波动；水力发电虽相对稳定，但受季节性降水、水位变化制约。此外，生物质能发电受原料供应周期影响，海洋能发电受潮汐、波浪规律限制。这些特性使得绿色能源发电难以像传统火电一样保持稳定输出，且不同能源间的互补性差异，进一步增加了电力系统调度与控制的复杂性。

1.2 电力系统运行的基本要求

电力系统运行需满足安全、稳定、经济三大基本要求。安全性要求系统具备抵御故障与意外干扰的能力，避免大面积停电事故；稳定性体现在维持电压、频率在合理范围，保障各类用电设备正常运行；经济性则强调优化资源配置，降低发电、输电、配电成本。此外，电力系统还需具备良好的电能质量，减少谐波、电压波动等干扰。这些要求决定了电力系统需具备高度的协调性与可控性，而绿色能源接入后电源结构的多元化，对系统快速响应与动态平衡能力提出了更高挑战。

1.3 绿色能源接入对电力系统的影响

绿色能源接入从多方面影响电力系统运行。在电能质量方面，其功率波动会引发电压波动、频率偏移，干扰电网稳定；在系统稳定性上，大量分布式绿色能源接入改变了电网潮流分布，增加短路电流水平，影响继电保护装置正常工作；在调度运行层面，其不确定性导致发电计划制定困难，需实时调整发电与用电平衡。此外，绿色能源多采用电力电子设备接入电网，带来谐波污染等新问题，并且随着接入比例提升，传统电力系统的规划模型与运行经验面临失效风险，亟需创新管理模式与技术手段。

二、绿色能源接入电力系统的自动化控制策略

2.1 电源侧自动化控制策略

电源侧自动化控制旨在提升绿色能源发电的可控性与稳定性。针对风力发电，采用最大功率跟踪控制策略，根据风速实时调整风机叶片角度与转速，实现风能高效转换；引入储能系统与风电联合运行，利用储能装置平抑功率波动。光伏发电方面，通过 MPPT（最大功率点跟踪）技术优化光伏阵列工作点，提高发电效率；配置光伏逆变器智能控制系统，实现功率平滑输出。对于水电，开发梯级水电站联合调度自动化系统，根据水情、负荷变化优化发电计划，同时结合生态流量约束条件，在提升水能利用率与发电稳定性的同时，兼顾流域生态保护需求。

2.2 电网侧自动化控制策略

电网侧自动化控制聚焦于保障电网稳定运行与能源高效传输。利用智能电网技术构建广域监测系统，实时采集电网各节点电压、电流、功率等数据，通过先进算法分析电网运行状态。当绿色能源功率波动时，自动调节变压器分接头、投切无功补偿装置，维持电压稳定；采用自动发电控制（AGC）系统，协调各类电源出力，保证系统频率稳定。此外，开发电网潮流优化控制策略，基于数字孪生技术模拟不同运行场景，根据绿色能源分布与负荷需求，动态调整电网运行方式，同时考虑网络阻塞管理，降低

网损，提升输电效率与可靠性。

2.3 负荷侧自动化控制策略

负荷侧自动化控制通过调节用电负荷实现与绿色能源发电的协同。实施需求响应策略，利用智能电表与用户终端设备，实时感知用户用电行为，通过价格激励、负荷调度等手段引导用户在绿色能源大发时段增加用电，低谷时段减少用电。构建虚拟电厂，将分散的可调负荷、储能装置、分布式电源聚合管理，实现负荷资源的灵活调控。开发智能楼宇、智能家居控制系统，根据室内环境与用户需求，自动优化空调、照明等设备运行，并且结合用户行为预测模型，在保障用户舒适度的同时，进一步提升负荷侧对绿色能源的消纳能力与响应速度。

三、自动化控制策略的应用挑战与发展趋势

3.1 技术应用面临的主要挑战

自动化控制策略在应用中面临多重挑战。技术层面，绿色能源与电力系统交互过程复杂，现有控制算法难以精准应对多变工况；不同厂家设备与系统间兼容性差，数据交互与协同控制困难。经济层面，自动化控制设备与系统建设成本高，部分技术投资回报周期长，企业应用积极性不足。管理层面，电力市场机制不完善，缺乏激励绿色能源参与灵活调节的政策，跨区域、跨部门协调管理难度大。此外，网络安全威胁日益严峻，自动化控制系统易受黑客攻击，且随着系统智能化程度提升，新型攻击手段不断涌现，进一步危及电力系统安全运行。

3.2 自动化控制技术的发展方向

未来，自动化控制技术将向智能化、协同化、集成化方向发展。人工智能、大数据技术深度融合，实现控制策略的自主学习与优化，提升对复杂工况的自适应能力；物联网技术推动设备互联互通，构建全系统协同控制体系，增强能源协调优化能力；云计算技术实现海量数据高效处理与存储，支撑控制决策快速响应。此外，先进电力电子技术的发展将提高设备控制精度与效率，新型储能技术与控制策略结合，进一步增强系统调节能力，并且边缘计算技术的应用将实现数据的本地化处理，助力绿色能源高比例接入与电力系统实时控制。

3.3 未来研究与实践的重点领域

未来研究与实践需聚焦关键领域。一是深化多能互补系统控制策略研究，探索绿色能源与氢能、储能等协同运行模式；二是加强电力系统数字孪生技术应用，构建虚拟仿真平台辅助控制策略设计与验证；三是推动电力市场机制创新，建立适应绿色能源特性的电价机制、辅助服务市场；四是强化网络安全防护体系建设，研发针对自动化控制系统的专用安全技术与设备。同时，加强国际合作与标准统一，并且探索区块链技术在能源交易与系统调度中的应用，促进自动化控制技术在全球电力系统绿色转型中发挥更大作用。

四、结论

自动化控制策略是解决绿色能源接入电力系统难题的核心手段。通过电源侧、电网侧、负荷侧协同控制，可有效提升系统对绿色能源的消纳能力与运行稳定性。尽管当前应用面临诸多挑战，但随着技术创新与机制完善，自动化控制技术将不断升级，为电力系统清洁低碳转型与绿色能源可持续发展提供坚实保障。

参考文献：

[1]吴云晖.绿色能源背景下电力系统节能降碳措施研究[J].产业科技创新,2024,6(04):4-7.

[2]张硕,李薇,李英姿,等.面向新型电力系统的可再生能源绿色电力证书差异化配置模型[J].上海交通大学学报,2022,56(12):1561-1571.

[3]深挖绿色动能广西聚力建设新型电力系统[J].广西节能,2022,(02):26.