新能源調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)必要性及組成

何光層

摘要：可持續(xù)發(fā)展理念不斷深化背景下，電網(wǎng)中接入的新能源越來(lái)越多，其對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生的影響不容忽視。從保證電網(wǎng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行的角度，電力技術(shù)人員應(yīng)該重視對(duì)于新能源場(chǎng)站的調(diào)度管理工作。本文從新能源調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)的必要性出發(fā)，就其系統(tǒng)構(gòu)成和設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，希望能夠幫助電力工作人員解決新能源電站的調(diào)度管理問(wèn)題，切實(shí)保障電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全。

關(guān)鍵詞：新能源；調(diào)度系統(tǒng)；必要性；組成

前言

最近幾年，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了新能源的爆炸式增長(zhǎng)，風(fēng)電和光伏電站的大規(guī)模并網(wǎng)，雖然有效解決了電能供應(yīng)緊張的問(wèn)題，但是也對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行安全造成了一定影響。很多地區(qū)在新能源電站建設(shè)的過(guò)程中，并沒有制定科學(xué)合理的規(guī)劃方案，導(dǎo)致其配套輸出通道不足，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不完善，對(duì)電網(wǎng)消納新能源的能力形成了制約?；诖?，需要建設(shè)新能源調(diào)度系統(tǒng)，做好有效的調(diào)度管理工作。

1.新能源調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)的必要性

新能源調(diào)度的主要目的，是為了最大限度的保障新能源消納，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行，可以將其看作是電網(wǎng)調(diào)度的一部分，能夠?qū)?chǎng)站眾多同時(shí)存在較強(qiáng)波動(dòng)性的新能源進(jìn)行精細(xì)化管理，為電網(wǎng)的調(diào)度工作提供可靠的技術(shù)支持。

建設(shè)新能源調(diào)度系統(tǒng)的必要新主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面：首先，是新能源產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的要求?？沙掷m(xù)發(fā)展背景下，新能源是電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向，而想要保證新能源的健康發(fā)展，就必須對(duì)其中存在的問(wèn)題進(jìn)行解決。就目前而言，新能源發(fā)電企業(yè)眾多，不同企業(yè)在裝機(jī)容量、管理水平以及發(fā)電可靠性等方面存在一定差異，單純依靠現(xiàn)有的技術(shù)手段，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)于新能源的有效調(diào)度，加上風(fēng)電、光伏發(fā)電等的爆炸式增長(zhǎng)，原本相對(duì)薄弱的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)影響了新能源電量的有效傳輸，如果不能采取有效的調(diào)度管理措施，必然會(huì)對(duì)新能源發(fā)電的效益產(chǎn)生影響；其次，是保證區(qū)域電網(wǎng)安全運(yùn)行的需求。大規(guī)模新能源的接入，必然會(huì)給現(xiàn)有的電網(wǎng)系統(tǒng)造成一定影響，引發(fā)一些新的問(wèn)題，如調(diào)峰問(wèn)題、頻率波動(dòng)問(wèn)題等，大規(guī)模新能源集中發(fā)電時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致并網(wǎng)點(diǎn)附近多個(gè)輸送斷面的潮流出現(xiàn)重載問(wèn)題，從而直接影響區(qū)域電網(wǎng)調(diào)頻、聯(lián)絡(luò)線控制以及電能質(zhì)量，建設(shè)相應(yīng)的新能源調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源的有效調(diào)度和管理，能夠提升新能源調(diào)度的效果，切實(shí)保證區(qū)域電網(wǎng)的安全運(yùn)行；然后，是調(diào)度部門實(shí)現(xiàn)新能源管控的要求[1]。就目前來(lái)看，很多新能源電廠的調(diào)度采用的都是粗放模式，缺乏實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)能力，最近幾年，伴隨著新能源規(guī)模的增長(zhǎng)，電網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度的難度也在不斷增長(zhǎng)，構(gòu)建相應(yīng)的新能源調(diào)度系統(tǒng)，能夠幫助電網(wǎng)調(diào)度部門減輕工作壓力，實(shí)現(xiàn)新能源的可視化管理，也可以為新能源和常規(guī)能源的協(xié)調(diào)控制提供良好支撐，能夠有效滿足電網(wǎng)調(diào)度部門對(duì)于新能源調(diào)度管控的現(xiàn)實(shí)需求。

2.新能源調(diào)度系統(tǒng)的組成及設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)組成

參照智能電網(wǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)，在針對(duì)新能源調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)的過(guò)程中，應(yīng)該首先對(duì)其總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行明確。新能源調(diào)度系統(tǒng)的組成主要分為三部分，一是新能源電站綜合通信管理終端，二是廠站功率預(yù)測(cè)平臺(tái)，三是主站系統(tǒng)，具體如圖1所示。

其中，主站系統(tǒng)設(shè)置在調(diào)度中心，包含了信息采集與監(jiān)控、新能源預(yù)測(cè)、新能源發(fā)電計(jì)劃以及在線統(tǒng)計(jì)分析等，電站實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)可以在SCADA/EMS系統(tǒng)中進(jìn)行部署。在主站系統(tǒng)中，信息的采集和監(jiān)控模塊可以針對(duì)設(shè)備運(yùn)行信息進(jìn)行采集、處理和分析，可以自動(dòng)生成相應(yīng)的監(jiān)控圖表，也可以在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)提交報(bào)警信息；新能源預(yù)測(cè)模塊可以結(jié)合信息采集與監(jiān)控模塊提供的數(shù)據(jù)信息，運(yùn)用相應(yīng)的預(yù)測(cè)分析模型，計(jì)算出短期或者超短期功率預(yù)測(cè)曲線，為調(diào)度管理工作提供參照；新能源發(fā)電計(jì)劃則可以根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息和預(yù)測(cè)分析結(jié)果，經(jīng)對(duì)比計(jì)算后，得到最佳的新能源發(fā)電計(jì)劃。在實(shí)際運(yùn)作中，主站系統(tǒng)會(huì)將功率預(yù)測(cè)結(jié)果以及采集到的各種數(shù)據(jù)信息發(fā)送給SCADA/EMS系統(tǒng)，并從系統(tǒng)中獲取相應(yīng)的控制指令，將調(diào)節(jié)命令和發(fā)電計(jì)劃下達(dá)給新能源電站[2]。

一般情況下，會(huì)在新能源電站現(xiàn)場(chǎng)安裝綜合通信管理終端，使得終端設(shè)備能夠從現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)施等方面獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，工作人員可以根據(jù)實(shí)際需求，設(shè)定相應(yīng)的采樣周期，定期將采集到的實(shí)時(shí)信息存儲(chǔ)到終端設(shè)備中，形成歷史數(shù)據(jù)積累，也可以通過(guò)相應(yīng)的調(diào)度傳輸網(wǎng)絡(luò)，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)傳輸?shù)街髡鞠到y(tǒng)中，在獲得主站反饋的調(diào)度指令后，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制及調(diào)節(jié)。不僅如此，被設(shè)置在電站側(cè)的功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)還可以接受主站或者當(dāng)?shù)貧庀蟛块T發(fā)送的氣象預(yù)報(bào)信息，將本地功率預(yù)測(cè)結(jié)果上傳后，方便工作人員及時(shí)做好調(diào)度工作。

2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2.1功能設(shè)計(jì)

（1）新能源廠站運(yùn)行檢測(cè)功能：運(yùn)行檢測(cè)包含了兩個(gè)方面的內(nèi)容，一方面是實(shí)時(shí)監(jiān)視，主要是配合相應(yīng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、餅圖、柱圖以及可視化全景展示等技術(shù)手段，逐步實(shí)現(xiàn)從單機(jī)到全網(wǎng)的層次化在線監(jiān)視，幫助工作人員掌握各種設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備在運(yùn)行中存在的不足和問(wèn)題，確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。另一方面則是運(yùn)行分析，可以針對(duì)新能源的資源狀況（風(fēng)力、太陽(yáng)輻射等）、處理特性、調(diào)峰特性等關(guān)鍵指標(biāo)開展有效的統(tǒng)計(jì)分析，系統(tǒng)本身能夠提供人機(jī)交互查詢展示截面，將各類信息通過(guò)曲線、報(bào)表及圖譜等展示出來(lái)。

（2）新能源功率預(yù)測(cè)功能：其本身能夠利用基礎(chǔ)地理信息、天氣預(yù)報(bào)信息、廠站觀測(cè)信息等，配合專業(yè)的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)分析模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)于廠站功率、氣象信息等相關(guān)數(shù)據(jù)的整理和分析，自動(dòng)輸出相應(yīng)的預(yù)測(cè)信數(shù)據(jù)，方便電站管理人員對(duì)新能源電站的全面分析。新能源功率預(yù)測(cè)如果從時(shí)間尺度劃分，包括了短期預(yù)測(cè)和超短期預(yù)測(cè)，如果從功能設(shè)計(jì)劃分，則包括了功率預(yù)測(cè)、功率預(yù)測(cè)查詢、上報(bào)預(yù)測(cè)功率采集等模塊。以功率預(yù)測(cè)模塊為例，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于光伏電站以及風(fēng)電場(chǎng)的短期和超短期功率預(yù)測(cè)，在針對(duì)短期預(yù)測(cè)模型進(jìn)行選擇時(shí)，需要依照實(shí)際情況確定，如果電站本身并網(wǎng)時(shí)間較長(zhǎng)，則可以優(yōu)先采用統(tǒng)計(jì)方法，構(gòu)建起相應(yīng)的功率預(yù)測(cè)模型，而如果新能源電站屬于新建電站，并網(wǎng)時(shí)間較短，因?yàn)槿狈v史功率數(shù)據(jù)積累，在構(gòu)建短期功率預(yù)測(cè)模型的過(guò)程中，則應(yīng)該采用物理方法，同時(shí)運(yùn)用基于時(shí)間序列分析的方法，構(gòu)建起超短期功率預(yù)測(cè)模型[3]。功率預(yù)測(cè)模塊小實(shí)現(xiàn)的功能有很多，一是能夠?qū)蝹€(gè)電站、局部區(qū)域乃至整個(gè)調(diào)度管轄區(qū)域的功率進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)；二是可以通過(guò)短期預(yù)測(cè)，對(duì)新能源電站次日0點(diǎn)到24點(diǎn)的出力曲線進(jìn)行預(yù)測(cè)，時(shí)間分辨率可以設(shè)定為15min；三是通過(guò)超短期預(yù)測(cè)，能夠完成對(duì)所有新能源電站未來(lái)4h出力曲線的滾動(dòng)預(yù)測(cè)，時(shí)間分辨率同樣為15min；四是配合相應(yīng)的智能電網(wǎng)平臺(tái)，可以將每一個(gè)新能源電站的短期及超短期功率預(yù)測(cè)曲線、計(jì)劃曲線和實(shí)際功率曲線等在人機(jī)界面上顯示出來(lái)。

（3）新能源有功自動(dòng)控制功能：將理論出力、功率預(yù)測(cè)和AGC控制策略作為基礎(chǔ)和前提，在充分強(qiáng)調(diào)可靠性、安全新和經(jīng)濟(jì)性的情況下，調(diào)度人員可以從新能源廠站本身的發(fā)電特性及調(diào)度控制需求出發(fā)，設(shè)計(jì)多樣化的控制模型，并針對(duì)不同模型，采取相應(yīng)的分配策略，如人工優(yōu)先級(jí)、電量完成率優(yōu)先、利用小時(shí)數(shù)優(yōu)先等，一次來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于單場(chǎng)站、多場(chǎng)站和區(qū)域集群有功功率的控制。

（4）新能源調(diào)度評(píng)價(jià)功能：新能源的調(diào)度評(píng)價(jià)，主要是以新能源調(diào)度和調(diào)度管理相關(guān)數(shù)據(jù)為支撐，針對(duì)整個(gè)新能源調(diào)度的流程進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)合實(shí)際情況給出有效的量化指標(biāo)，包括功率預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)、實(shí)時(shí)運(yùn)行評(píng)價(jià)等。

2.2.2安全設(shè)計(jì)

依照《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》以及《全國(guó)電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體框架》的要求，應(yīng)該將系統(tǒng)所有功能部署在相應(yīng)的安全分區(qū)內(nèi)，一般情況下，信息采集和監(jiān)控、實(shí)時(shí)控制功能會(huì)被設(shè)置在安全Ⅰ區(qū)，新能源預(yù)測(cè)、新能源發(fā)電計(jì)劃以及在線統(tǒng)計(jì)分析等功能會(huì)被設(shè)置在安全Ⅱ區(qū)，氣象信息接收模塊存在于安全Ⅲ區(qū)，可以將從外部網(wǎng)絡(luò)中獲取的天氣預(yù)報(bào)信息發(fā)送到安全Ⅱ區(qū)，為新能源預(yù)測(cè)提供數(shù)據(jù)支持[4]。

3.結(jié)語(yǔ)

總而言之，新時(shí)期，伴隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，新能源在電網(wǎng)中呈現(xiàn)出了爆炸性增長(zhǎng)的趨勢(shì)，做好新能源調(diào)度管理工作也就顯得非常重要。構(gòu)建相應(yīng)的新能源調(diào)度系統(tǒng)，可以提升數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析的效率，方便調(diào)度人員針對(duì)新能源電站進(jìn)行有效調(diào)度管理，制定更加合理的發(fā)電計(jì)劃，以此來(lái)避免不必要的能源損失，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行。

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