多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘 要 在我國(guó)電網(wǎng)的應(yīng)用有許多問(wèn)題，提供電能的傳統(tǒng)原料是不可再生資源，針對(duì)這種情況，我們必須找到可利用的電能資源，并替代傳統(tǒng)材料；就此依據(jù)國(guó)家系統(tǒng)建設(shè)的有關(guān)政策文件，實(shí)行滾動(dòng)調(diào)度，實(shí)時(shí)調(diào)度，日前調(diào)度和AGC四級(jí)多時(shí)間尺度協(xié)調(diào)有功調(diào)度，我們找到了清潔可再生的替代能源——風(fēng)能；這是考慮了環(huán)保，經(jīng)濟(jì)，節(jié)能等多方面因素，優(yōu)先調(diào)度清潔能源，對(duì)風(fēng)電的有功調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行分析，提高使用風(fēng)電功率和機(jī)組發(fā)電效率。

【關(guān)鍵詞】實(shí)時(shí)調(diào)度 日前計(jì)劃 AGC節(jié)能調(diào)度 滾動(dòng)調(diào)度 經(jīng)濟(jì)調(diào)度 安全校核

我國(guó)風(fēng)能的儲(chǔ)量巨大，可開發(fā)利用。我國(guó)對(duì)開發(fā)風(fēng)能資源非常關(guān)心，把利用風(fēng)能資源作為轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)能源結(jié)構(gòu)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，風(fēng)力發(fā)電成為對(duì)風(fēng)能開發(fā)利用的重點(diǎn)對(duì)象。進(jìn)行大規(guī)模發(fā)展風(fēng)力，風(fēng)電開發(fā)的重點(diǎn)是進(jìn)入“建設(shè)大基地，融入大電網(wǎng)”。到2008年底，我國(guó)風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)12248MW，提早完成了我國(guó)2010年預(yù)定的風(fēng)電目標(biāo)，圖1是風(fēng)電發(fā)展趨勢(shì)的統(tǒng)計(jì)圖。

1 多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度彼此關(guān)聯(lián)技術(shù)

1.1 傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)與節(jié)能調(diào)度的差異性

（1）電網(wǎng)單位買電成本上的差別；經(jīng)濟(jì)調(diào)度的發(fā)電機(jī)組的電網(wǎng)價(jià)格與市場(chǎng)具有競(jìng)爭(zhēng)性；節(jié)能調(diào)度則首先考慮風(fēng)、水等可再生資源發(fā)電，這些新能源機(jī)能發(fā)電要比火電機(jī)組的上網(wǎng)電價(jià)高。

（2）減少排放的成效性不同；經(jīng)濟(jì)調(diào)度以發(fā)電成本低為主要目的，而就目前的社會(huì)發(fā)展中煤的燃燒是成本最小的發(fā)電資源，經(jīng)研究煤的燃燒有大量的污染物排放，對(duì)環(huán)保十分不利；電力供應(yīng)充足的時(shí)候，節(jié)能調(diào)度本著經(jīng)濟(jì)節(jié)能的原則，選擇由小到大的污染物排放資源作為發(fā)電順序，這對(duì)電源發(fā)電是有好處的。

（3）發(fā)電的成本不同；節(jié)能發(fā)電是用降能低耗的方式，排放最少?gòu)U氣污染物；經(jīng)濟(jì)調(diào)度的成本資源會(huì)更低，增加了發(fā)電效率和產(chǎn)值。

（4）針對(duì)各種不同的機(jī)組發(fā)電序位也不同；節(jié)能調(diào)度里的不同發(fā)電機(jī)組按照排好的順序找準(zhǔn)序位：沒(méi)有調(diào)節(jié)能力的可再生資源如太陽(yáng)能、風(fēng)能、海洋能等發(fā)電機(jī)組，具有調(diào)節(jié)能力的可再生資源如地?zé)崮?、生物質(zhì)能、水能等垃圾發(fā)電機(jī)組，核能發(fā)電機(jī)組，按照供熱量的多少來(lái)確定發(fā)電量的方法，應(yīng)用燃煤放熱和別的資源結(jié)合發(fā)電機(jī)組，燒油發(fā)電機(jī)組，燒煤發(fā)電機(jī)組；經(jīng)濟(jì)調(diào)度是憑借機(jī)組報(bào)價(jià)，與周邊發(fā)電機(jī)組的成本相比，報(bào)價(jià)的低的機(jī)組先進(jìn)行發(fā)電。

1.2 應(yīng)用實(shí)時(shí)調(diào)度技術(shù)

電網(wǎng)調(diào)度智能系統(tǒng)運(yùn)用實(shí)時(shí)調(diào)度技術(shù)；實(shí)施調(diào)度計(jì)劃過(guò)程中，有AGC機(jī)組內(nèi)存容量不充裕，收效甚微的機(jī)組跟蹤計(jì)劃，安全區(qū)域與運(yùn)行點(diǎn)靠近，風(fēng)能發(fā)電功率不好掌控等等因素；實(shí)時(shí)調(diào)度機(jī)組必須選擇執(zhí)行計(jì)劃強(qiáng)，性能比高的機(jī)組為調(diào)度機(jī)組；通過(guò)以10分鐘為一個(gè)超前調(diào)整機(jī)組的周期出力的超短期發(fā)電預(yù)測(cè)，從而排除不肯定因素的影響；所以，以10分鐘周期的超前調(diào)度控制方案，這種方案具有按時(shí)段編制發(fā)電的功能，還可預(yù)測(cè)下一個(gè)時(shí)段調(diào)度的風(fēng)電出力情況，影響爬坡的速度效率，機(jī)組的額定限值，滾動(dòng)發(fā)電策劃，調(diào)度系統(tǒng)安穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，我們可按節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)推行發(fā)電計(jì)劃，排除計(jì)劃誤差；因?yàn)殡妶?chǎng)在10分鐘內(nèi)是相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)段出力，所以實(shí)時(shí)調(diào)度技術(shù)是風(fēng)電接入的調(diào)度重點(diǎn)，也是AGC控制及協(xié)調(diào)調(diào)度計(jì)劃的切入點(diǎn)。

2 特性各異的電源多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究方案

2.1 調(diào)度系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

2.1.1 滾動(dòng)系統(tǒng)調(diào)度

在短期預(yù)測(cè)的拓展上，60分鐘是啟動(dòng)周期，最大限度的應(yīng)用最新的信息預(yù)測(cè)和實(shí)時(shí)信息，及時(shí)修改計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)發(fā)電的調(diào)整計(jì)劃，有效減小日前計(jì)劃的不準(zhǔn)確性，滾動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)是下發(fā)計(jì)劃指令，限制調(diào)整，改進(jìn)在線滾動(dòng)，推測(cè)超短期風(fēng)功率，聯(lián)絡(luò)交接線管理計(jì)劃等組成的。

2.1.2 綜合歸納監(jiān)視系統(tǒng)

監(jiān)督并把一日內(nèi)的電網(wǎng)滾動(dòng)優(yōu)化，實(shí)時(shí)調(diào)度，超短期推測(cè)數(shù)據(jù)等有關(guān)訊息，通過(guò)可視的信息平臺(tái)展現(xiàn)出來(lái)，從管理的重點(diǎn)分析涵蓋負(fù)荷，調(diào)度系統(tǒng)業(yè)務(wù)的組織信息，規(guī)劃風(fēng)電，裝機(jī)規(guī)模，發(fā)電，電量合同，斷面等等方面進(jìn)行關(guān)注與研究。

2.1.3 發(fā)布計(jì)劃系統(tǒng)

計(jì)劃發(fā)布由計(jì)劃數(shù)據(jù)展現(xiàn)和計(jì)劃數(shù)據(jù)透?jìng)鲀纱蠊δ軄?lái)實(shí)現(xiàn)。

2.1.4 實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)

實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)是在線調(diào)度實(shí)時(shí)，下發(fā)指令的自動(dòng)性，超短期負(fù)荷的推算，安全校核等幾部分構(gòu)成；以電網(wǎng)模型，風(fēng)電出力推算，超短期預(yù)測(cè)發(fā)電 ，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信的前提，10分鐘是一個(gè)啟動(dòng)周期，在綜合滾動(dòng)發(fā)電計(jì)劃，機(jī)組出力限制，安排AGC機(jī)組發(fā)電計(jì)劃實(shí)時(shí)，；重新推測(cè)下個(gè)10分鐘的發(fā)電計(jì)劃調(diào)整，排除計(jì)劃數(shù)值與推算數(shù)值的誤差，加強(qiáng)電網(wǎng)的風(fēng)電接入功能，成為聯(lián)接協(xié)調(diào)調(diào)度計(jì)劃和AGC控制安全網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵點(diǎn)。

2.1.5 安全校核系統(tǒng)

安全校核系統(tǒng)的職能是對(duì)實(shí)時(shí)調(diào)度產(chǎn)生的發(fā)電機(jī)組出力數(shù)據(jù)調(diào)動(dòng)，輸出計(jì)劃方案的校核成果，滾動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)模塊等的功能調(diào)整；對(duì)一日這中的最新設(shè)備狀態(tài)信息，預(yù)測(cè)能力信息，電網(wǎng)模型，有計(jì)劃的實(shí)時(shí)靜態(tài)安全分析，分析計(jì)劃多種發(fā)電機(jī)對(duì)功率轉(zhuǎn)移的線路潮流分布因子，電網(wǎng)各個(gè)網(wǎng)點(diǎn)的聯(lián)接形式，整理分析系統(tǒng)阻塞形勢(shì)，并做相應(yīng)的阻塞管理；內(nèi)置功能主要有潮流分析，靈敏度分析，校核斷面自動(dòng)生成，靜態(tài)安全分析等，做出系統(tǒng)的靜態(tài)安全校核算法。

2.1.6 系統(tǒng)管理部分

系統(tǒng)管理功能主要有用戶管理，日志管理，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)，權(quán)限管理等。

2.1.7 效果系統(tǒng)評(píng)估

用先進(jìn)的可視化設(shè)備對(duì)特性各異的電源協(xié)同優(yōu)化進(jìn)行時(shí)段調(diào)度協(xié)調(diào)的工作效果展現(xiàn)；效果評(píng)估方面有節(jié)能減排的情況分析，經(jīng)濟(jì)性，開機(jī)方式，利用的清潔能源，風(fēng)電，機(jī)組影響等多個(gè)方面。

2.1.8 接口的通信功能

協(xié)同優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)和日前計(jì)劃系統(tǒng)，OMS系統(tǒng)，EMS系統(tǒng)等各系統(tǒng)的接口通信。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.2.1 總體結(jié)構(gòu)框架

特性各異電源的多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)要求有：

（1）要求的標(biāo)準(zhǔn)化；系統(tǒng)的研究開發(fā)與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和自己開發(fā)創(chuàng)新的原則相結(jié)合，遵守國(guó)內(nèi)外和各個(gè)行業(yè)的通行法則，總結(jié)各國(guó)勝利成果的經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)技術(shù)，做好了智能電網(wǎng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)，保證電網(wǎng)的運(yùn)用安全穩(wěn)定；

（2）要求的一體化；系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)控的詳細(xì)劃分，實(shí)現(xiàn)調(diào)度運(yùn)行控制，分析計(jì)算能力進(jìn)行界面設(shè)計(jì)及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能，電網(wǎng)的調(diào)度管理，電網(wǎng)的編制計(jì)劃等一人體化的管理；

（3）要求的集成化；集成化設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理及電網(wǎng)的調(diào)度信息，也這完成智能化調(diào)度做鋪路；調(diào)度系統(tǒng)研究，依照數(shù)據(jù)集成的應(yīng)用觀點(diǎn)，建立起統(tǒng)一的數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，完成數(shù)據(jù)的共享性，整合性，一致性及應(yīng)用增值，集成環(huán)境給電網(wǎng)調(diào)度的協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)開發(fā)了強(qiáng)大的功能支撐。

2.2.2 集成和應(yīng)用系統(tǒng)接口

（1）應(yīng)用系統(tǒng)接口和其它系統(tǒng)接口的有機(jī)結(jié)合要從幾個(gè)系統(tǒng)中讀取數(shù)據(jù)；日前計(jì)劃系統(tǒng)：讀出計(jì)劃約束訊息，第二天計(jì)劃信息，負(fù)荷推測(cè)訊息；風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)：取得10分鐘更新接下來(lái)的3個(gè)時(shí)段的風(fēng)功率預(yù)測(cè)訊息；輸出的數(shù)據(jù)傳到OMS系統(tǒng)和AGC系統(tǒng)，OMS系統(tǒng)：傳輸風(fēng)的功率推測(cè)訊息，抽水蓄能曲線，火電機(jī)組單機(jī)曲線，水電計(jì)劃曲線等；AGC系統(tǒng)：發(fā)送機(jī)組計(jì)劃指令新信息傳到數(shù)據(jù)整合平臺(tái)，在轉(zhuǎn)發(fā)指令給AGC系統(tǒng)。

（2）和d5000智能電網(wǎng)接口及集成；d5000系統(tǒng)編制日內(nèi)計(jì)劃的規(guī)范功能，優(yōu)化購(gòu)電成本低廉，三公調(diào)度系統(tǒng)，發(fā)電消耗能源最少的目的，火，水電機(jī)組的發(fā)電機(jī)組制定要有針對(duì)性，個(gè)別地方的大比例風(fēng)電機(jī)組，供熱機(jī)組等機(jī)組功能和目標(biāo)都很難實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)果論述

調(diào)度系統(tǒng)的實(shí)時(shí)研發(fā)，和AGC系統(tǒng)組成閉合控制，引進(jìn)控制理論預(yù)測(cè)模板MPC，完成多時(shí)間尺度的多級(jí)協(xié)調(diào)調(diào)度形式，研制出實(shí)時(shí)調(diào)度模型及算法；增強(qiáng)了有功算法的可控制性；

研發(fā)設(shè)計(jì)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的調(diào)度應(yīng)用機(jī)理作用及應(yīng)用特點(diǎn)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度模型；

建立特性各異電源的優(yōu)化調(diào)度，火電機(jī)組，水電機(jī)組及風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行舉例分析，風(fēng)力發(fā)電的使用要盡可能的保護(hù)環(huán)境，節(jié)約能源，經(jīng)濟(jì)調(diào)度遵循更好更低的火電成本為目的，在電網(wǎng)安全約束的運(yùn)行中通過(guò)AGC系統(tǒng)完成優(yōu)化調(diào)度的控制。

4 結(jié)語(yǔ)

由于風(fēng)電模型預(yù)測(cè)困難，必須連接MPC系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行調(diào)度控制；電力系統(tǒng)的運(yùn)用有很大的不穩(wěn)定因素，電力系統(tǒng)的有功調(diào)度控制效果明顯；社會(huì)的進(jìn)步對(duì)電力的需要更是急不可待，這與發(fā)電造成環(huán)境污染和能源供應(yīng)方面相互矛盾，我們要在現(xiàn)有的條件下學(xué)會(huì)節(jié)能環(huán)保，提高能源利用效率，節(jié)能減排改善能源的枯竭危機(jī)，我們尋找清潔的新能源是發(fā)展電力的大好光景，針對(duì)多種電源的環(huán)境污染大小，運(yùn)行的條件限制，生產(chǎn)成本的預(yù)算等因素影響，合理的選擇協(xié)調(diào)調(diào)度設(shè)計(jì)與多種發(fā)電機(jī)組的分配密不可分；多電源電力系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度設(shè)計(jì)仍有巨大的發(fā)展空間，系統(tǒng)設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)組不穩(wěn)定，在這方面的工作我們還就加大力度研發(fā)，對(duì)可再生清潔新能源在電力系統(tǒng)發(fā)電的穩(wěn)定性進(jìn)一步加強(qiáng)，能預(yù)測(cè)更長(zhǎng)的時(shí)間，解決多電源優(yōu)化調(diào)度的矛盾關(guān)系。

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作者簡(jiǎn)介

金元（1973-），男，朝鮮族，韓國(guó)慶安北道人。碩士學(xué)位。現(xiàn)為國(guó)家電網(wǎng)東北電力調(diào)控分中心高級(jí)工程師。研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)管理。

金明成（1975-），男，黑龍江省尚志市人。碩士學(xué)位。現(xiàn)為國(guó)家電網(wǎng)東北電力調(diào)控分中心高級(jí)工程師。研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)管理。

劉洋（1985-），山東省德州市人。碩士學(xué)位?，F(xiàn)為國(guó)家電網(wǎng)東北電力調(diào)控分中心中級(jí)工程師。研究方向?yàn)橄到y(tǒng)安全分析。

吳珂鳴（1983-），遼寧省沈陽(yáng)市人。碩士學(xué)位?，F(xiàn)為國(guó)家電網(wǎng)東北電力調(diào)控分中心高級(jí)工程師。研究方向?yàn)檎{(diào)控運(yùn)行。

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楊巍?。?981-），男，河南省南陽(yáng)市人。碩士學(xué)位?，F(xiàn)為國(guó)家電網(wǎng)東北電力調(diào)控分中心高級(jí)工程師。研究方向?yàn)檎{(diào)度計(jì)劃。

作者單位

國(guó)家電網(wǎng)東北電力調(diào)控分中心 遼寧省沈陽(yáng)市 110180