分布式風(fēng)光一體化發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)的研究

鄧偉松

摘要：隨著目前傳統(tǒng)能源的日益枯竭，新能源與可再生能源技術(shù)逐漸興起。其中太陽能與風(fēng)能資源豐富、前景廣闊。但太陽能與風(fēng)能隨季節(jié)、天氣、環(huán)境等的無規(guī)律性變化，其并網(wǎng)發(fā)電的不穩(wěn)定性正是制約整個電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的瓶頸因素

關(guān)鍵詞：分布式發(fā)電;功率預(yù)測;能源

引言

如今，新能源與可再生能源技術(shù)逐漸興起，新能源并網(wǎng)發(fā)電占據(jù)著未來主要的發(fā)展前景，尤其是分布式發(fā)電技術(shù)。但新能源隨機性，波動性對電網(wǎng)影響較大。因此，新能源的功率預(yù)測是減小電網(wǎng)熱備用容量，減小能源成本以及為電網(wǎng)調(diào)度計劃提供依據(jù)的有力保障。

1 分布式光伏發(fā)電的相關(guān)概述

1.1 何為分布式光伏發(fā)電

分布式光伏發(fā)電是利用相對分散式的資源，且其發(fā)電規(guī)模較小，低于35千伏或者更低的接入點，且其一般都比較接近消費者，所以用電成本較低。分布式光伏發(fā)電是利用光伏組件，把吸收的太陽能資源轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電模式。分布式光伏發(fā)電是一種新型的、先進的發(fā)電模式，在中國用電市場發(fā)展并不普及，一般在城市利用比較多。在大型建筑屋頂安裝光伏組件，采用太陽能資源，并轉(zhuǎn)化成電能，滿足人們生產(chǎn)生活用電需求。

1.2 分布式光伏發(fā)電的特點

首先，分布式光伏發(fā)電具有輸出功率相對較小的特點。與舊的集中式發(fā)電站集中發(fā)電模式相比，分布式光伏發(fā)電規(guī)模很小，遠遠小于集中式發(fā)電站發(fā)電規(guī)模。所以分布式光伏發(fā)電的規(guī)模較小，輸出功率小，其光伏發(fā)電的模塊化設(shè)計也更具有靈活性，可以根據(jù)建筑規(guī)模大小，來調(diào)整分布式光伏發(fā)電光伏系統(tǒng)的容量。一般分布式光伏發(fā)電對發(fā)電的效率影響較小，所以非常的經(jīng)濟、適用，且分布式光伏發(fā)電投資回報率相當高;

其次，分布式光伏發(fā)電具有環(huán)保性的特點。如今，環(huán)境問題日益成為國民重點關(guān)注的問題，人們的環(huán)保意識也不斷提高。分布式光伏發(fā)電，因為是通過光伏組件將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，在發(fā)電工程中，噪聲較小，且對環(huán)境污染很小;最后，在一定程度上有利于緩解電能供需不符的矛盾。分布式光伏發(fā)電主要集中在晴天，且白天出力更大，這個時候人們生產(chǎn)生活用電需求也大，所以分布式光伏發(fā)電能緩解一定時段的用電緊張。

分布式光伏發(fā)電的能量密度比較低，但是其發(fā)電規(guī)模較小，且目前分布式光伏發(fā)電主要是在城市建筑屋頂，應(yīng)用也不夠普及，所以我國用電供需矛盾也不能僅靠分布式光伏發(fā)電解決。

2 分布式光伏電站信息采集預(yù)測

分布式光伏電站中需要監(jiān)控的設(shè)備包括逆變器、環(huán)境監(jiān)測儀、保護裝置、計量電度表、電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。

研制一種分布式光伏并網(wǎng)接口一體化裝置，并在該供電公司投入了應(yīng)用。該裝置集成了分布式光伏發(fā)電保護、測控、電能質(zhì)量監(jiān)測、運行控制、通信管理、遠動、信息安全加密等功能，支持多種通訊方式接入站內(nèi)設(shè)備，與調(diào)度端主站通信實時反饋電站信息，接受遠程控制公共連接點開關(guān)投切及逆變器啟停命令。該裝置技術(shù)高度融合，克服了常規(guī)分布式光伏電站設(shè)計方案中信息采集系統(tǒng)設(shè)備多、投資大、安裝困難、運行維護工作量大等問題，因此優(yōu)先選擇分布式光伏并網(wǎng)接口一體化裝置實現(xiàn)電站信息的采集與控制。

公共連接點的電壓互感器（potentialtransformer，PT）、電流互感器（currenttransformer，CT）接入分布式光伏并網(wǎng)接口一體化裝置交流采樣插件，經(jīng)過軟件測量模塊計算得出分布式光伏電站公共連接點處的電壓、電流、有功、無功、功率因數(shù)、頻率、諧波。分布式光伏并網(wǎng)接口一體化裝置IO插件連接公共連接點處的斷路器及其他開關(guān)（如接地刀閘、隔離開關(guān)等）跳合閘回路，獲得開關(guān)的位置及控制開關(guān)的分合，當保護動作或收到光伏運行監(jiān)控主站系統(tǒng)的遙控開關(guān)命令時，進行相應(yīng)的開關(guān)分合。

3 分布式光伏運行預(yù)測監(jiān)控主站功能設(shè)計

分布式光伏運行監(jiān)控主站功能設(shè)計分布式光伏運行監(jiān)控主站的整個系統(tǒng)共分為5層，其中統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺層（ASP）和電力系統(tǒng)應(yīng)用軟件層在整個體系結(jié)構(gòu)中處于核心地位。統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺層向各種電力應(yīng)用軟件提供統(tǒng)一的模型、通信、數(shù)據(jù)、畫面、管理服務(wù)，為各種電力系統(tǒng)軟件的集成提供了核心技術(shù)支持。

在統(tǒng)一平臺的支持下，將數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（SCADA）、區(qū)域分布式光伏功率預(yù)測、保護及故障信息管理（DRMS）、電能量計量（TMR）、電能質(zhì)量監(jiān)測（PQMS）、分布式光伏發(fā)電控制、分布式光伏發(fā)電效益分析應(yīng)用軟件模塊集成在一起，組成區(qū)域光伏運行監(jiān)控主站系統(tǒng)。統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺層能夠支持應(yīng)用軟件模塊化功能方便的裁剪和擴展，以適應(yīng)分布式光伏對主站系統(tǒng)的各種需求的發(fā)展。

3.1 ?SCADA

系統(tǒng)實時在線顯示各分布式光伏電站并網(wǎng)斷路器、逆變器的啟停等開關(guān)量的狀態(tài)以及并網(wǎng)點潮流、發(fā)電量等模擬量，記錄各開關(guān)量的變位和時間順序記錄，模擬量值以可調(diào)的存儲周期存入歷史庫中?？稍诋嬅嫔蠈Ψ植际焦夥娬镜牟⒕W(wǎng)開關(guān)和光伏逆變器進行遙控。

系統(tǒng)可按責任分區(qū)監(jiān)視實時生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)、環(huán)境參數(shù)、電氣接線圖與參數(shù)、設(shè)備通信聯(lián)絡(luò)與工況、設(shè)備參數(shù)、并網(wǎng)點參數(shù)等信息。

3.2 區(qū)域分布式光伏運行監(jiān)控系統(tǒng)整體架構(gòu)

區(qū)域分布式光伏運行監(jiān)控系統(tǒng)按分層分布式體系結(jié)構(gòu)設(shè)計，如圖1所示。該監(jiān)控系統(tǒng)采用2層結(jié)構(gòu)，分別為信息采集層、通訊網(wǎng)絡(luò)層以及主站層。第1層為信息采集層。依托分布式光伏并網(wǎng)接口一體化裝置實現(xiàn)對分布式光伏電站逆變器、電度表、保護測控、環(huán)境等信息的采集，所采集的信息經(jīng)過通信網(wǎng)絡(luò)層傳送至主站層。

第2層為區(qū)域分布式光伏運行監(jiān)控主站層。由前置機、后臺應(yīng)用服務(wù)器、工作站、GPS對時裝置、打印機、防火墻、安全隔離裝置等設(shè)備組成。從功能角度考慮，可劃分為前置采集子系統(tǒng)、運行監(jiān)控子系統(tǒng)、高級應(yīng)用子系統(tǒng)。各子系統(tǒng)遵循《電力二次系統(tǒng)安全防護總體方案》規(guī)定，劃分相應(yīng)的安全網(wǎng)絡(luò)區(qū)域：前置采集子系統(tǒng)與運行監(jiān)控子系統(tǒng)位于安全I區(qū)，高級應(yīng)用子系統(tǒng)橫跨安全I區(qū)和II區(qū)。在不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)域之間采用防火墻或者物理安全裝置隔離。系統(tǒng)采用開放式網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)與EMS，DMS等系統(tǒng)連接。

4 結(jié)語

本文在設(shè)計一個分布式發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)的整體方案。首先對分布式發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，接著介紹了分布式發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)的功能設(shè)計，包括介紹系統(tǒng)預(yù)測尺度分類、系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集功能以及系統(tǒng)軟件主要預(yù)測功能。

參考文獻

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