如何优化电力系统自动电压控制（AVC）以提升电网稳定与效率？

优化电力系统自动电压控制（AVC），是构建新型电力系统、应对高比例新能源接入挑战的核心课题之一。其目标直指提升电网的电压稳定性与运行经济效率。要实现这一目标，不能仅停留在“自动控制”层面，而需向“智能、自适应、精细化”的协同优化演进。

当前AVC系统面临的优化瓶颈

传统的AVC系统在保障电压合格、降低网损方面发挥了重要作用，但随着电网结构日益复杂，尤其是风电、光伏等波动性电源大规模并网，暴露出一些亟待优化的痛点。例如，部分系统存在“调节合格率偏低”的问题，其原因可能涉及通信延时、设备响应特性不匹配或控制策略与实际运行方式脱节。运行信息展示不透明、调节效果缺乏直观评价，也影响了调度人员对AVC系统状态的精准把握和策略优化。在奉贤海上风电场等案例中，风电并网带来的电压波动问题，就对区域电网的AVC控制策略提出了适应性调整的新要求。

核心优化方向：策略精细化与协同控制

优化首先体现在控制策略的精细化与算法升级上。AVC的核心是无功优化，其算法经历了从线性规划到非线性规划等多种方法的演进。线性规划法计算速度快、收敛可靠，适合实时调度，但对离散变量（如电容器组投切）的处理能力有限，且存在“维数灾”问题。而基于二次规划等非线性规划方法，能更好地处理电力系统固有的非线性特性及不等式约束，实现更精确的优化。在变电站执行层面，广泛应用的“九宫格”策略通过将电压和功率因数划分为九个区域，为变压器分接头和无功设备提供了清晰的调节指令，这是精细化控制的典型体现。

更深层的优化在于分层分区协同。现代AVC体系通常遵循“三级电压控制”架构：就地快速响应的一级控制（如发电机励磁、SVC），应对秒级电压波动；二级控制（区域协调控制）在几分钟内协调区域内的一级设备，优化无功分布；三级控制（全局优化）则以经济性为目标，计算全网最优无功潮流。优化AVC，关键在于强化二级控制的区域协同能力，并确保三级优化指令能准确、快速地下达至执行层。例如，西北电网针对高比例新能源环境，提出了让高压直流换流站的集中式调相机参与AVC综合协调的策略，实现了跨设备、跨区域的无功资源优化配置。

应对新能源浪潮：标准引领与主动适配

新能源场站已成为电网的重要参与者，其AVC性能直接影响全网电压稳定。国家层面出台的《新能源场站自动电压控制试验导则》等标准，为优化工作提供了关键规范指引。该标准不仅对场站AVC的功能配置、无功调节设备性能提出了明确要求，更规范了从本地静态测试到远方联调的全过程试验方法。这意味着，优化AVC必须从源头抓起，确保新并网的新能源场站具备合格、可调的电压支撑能力。

标准中强调了对各类安全约束的测试，这提醒我们，优化不能只追求调节速度和经济性，必须将电网安全作为不可逾越的底线。例如，在AVC策略中合理设置动作时序、电压闭锁限制，防止设备频繁动作或调节过冲，是保障设备安全和电网稳定的重要环节。

技术赋能：迈向智能AVC

未来的优化方向必然是智能化。所谓智能AVC（Smart AVC），应具备自适应和自愈能力。自适应指系统能根据电网实时运行方式（如网络拓扑变化、新能源出力波动）动态调整控制策略，而不依赖于固定的参数或通道。自愈则要求AVC系统在部分设备故障或通信中断时，能通过分布式计算和本地闭环控制，维持关键节点的电压稳定，隔离故障影响，避免电压崩溃引发大停电。这有赖于多数据源分析、可视化驾驶舱等技术的支撑，通过直观展示电网无功电压态势、AVC调节效果与瓶颈，为运行人员提供决策支持，实现人机协同优化。

优化AVC是一个系统工程。它需要算法模型的持续精进（如采用更先进的优化算法），需要控制架构的协同完善（如强化分层分区协调），需要标准政策的规范引领（如严格执行新能源场站试验导则），更需要信息技术的深度融合（如利用大数据和可视化实现透明化管控）。只有多管齐下，才能使AVC系统从“自动执行”走向“智能优化”，真正成为保障电网安全、稳定、高效运行的坚强支柱。