源網(wǎng)荷儲(chǔ)智能化調(diào)度控制系統(tǒng)的應(yīng)用

吳金星

（中煤新集利辛發(fā)電有限公司，安徽 亳州 236000）

引言

隨著我國(guó)可再生能源裝機(jī)量的迅速增加，新能源發(fā)電量呈現(xiàn)出快速遞增的趨勢(shì)，建立包含新能源供電系統(tǒng)在內(nèi)的新型電力系統(tǒng)的需求劇增。由于新能源發(fā)電具有隨機(jī)性和間隙性的特點(diǎn)，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊日益增加，導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行的隨機(jī)性和波動(dòng)性增大，電網(wǎng)系統(tǒng)供、需兩側(cè)的隨機(jī)問(wèn)題不斷加劇，傳統(tǒng)“源隨荷動(dòng)”的電網(wǎng)調(diào)控邏輯在調(diào)控準(zhǔn)確性和及時(shí)性方面都無(wú)法滿足電網(wǎng)調(diào)度精確性的需求。

為了滿足電網(wǎng)系統(tǒng)精確調(diào)控的需求，權(quán)然等[1]提出一種新的源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同調(diào)度模式，介紹了電網(wǎng)系統(tǒng)及源荷儲(chǔ)的優(yōu)化調(diào)度方案，為提高電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)度精確性奠定了基礎(chǔ)。王一飛等[2]則提出一種新的直流配電網(wǎng)絡(luò)源網(wǎng)荷儲(chǔ)多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度方案，顯著減少了供電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行成本和調(diào)整偏差。結(jié)合供電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際需求，本文提出一種新的源網(wǎng)荷儲(chǔ)智能化調(diào)度控制系統(tǒng)，在對(duì)電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)可調(diào)節(jié)資源優(yōu)化的基礎(chǔ)上，通過(guò)制定“雙重導(dǎo)向、雙重市場(chǎng)”的響應(yīng)機(jī)制，建立源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，將電網(wǎng)的調(diào)度準(zhǔn)確性提升了11.4%，調(diào)度及時(shí)性提升了43.7%，提升了供電網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)調(diào)峰余度，為新能源的大規(guī)模并網(wǎng)運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

1 源網(wǎng)荷儲(chǔ)市場(chǎng)響應(yīng)機(jī)制

新能源和電網(wǎng)的并網(wǎng)，根本上是市場(chǎng)對(duì)新能源需求的持續(xù)增加，新能源的并網(wǎng)和需求直接決定了電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)調(diào)節(jié)的精確性和及時(shí)性。因此，需要首先確定新能源并入電網(wǎng)的雙向需求，制定“雙重導(dǎo)向、雙重市場(chǎng)”的響應(yīng)機(jī)制。

新的“雙重導(dǎo)向、雙重市場(chǎng)”的響應(yīng)機(jī)制主要包括電廠參與響應(yīng)機(jī)制、負(fù)荷側(cè)資源參與機(jī)制和峰谷電價(jià)激勵(lì)機(jī)制。通過(guò)多重機(jī)制引導(dǎo)新能源客戶主動(dòng)改善，降低對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)工作穩(wěn)定性的影響。

1）電廠參與響應(yīng)機(jī)制。電廠按照“報(bào)量保價(jià)”的模式參與電網(wǎng)調(diào)度，調(diào)度機(jī)構(gòu)根據(jù)“容量?jī)?yōu)先”的原則進(jìn)行調(diào)度，同時(shí)對(duì)電廠低于發(fā)電基準(zhǔn)時(shí)的電量進(jìn)行補(bǔ)貼。

2）負(fù)荷側(cè)資源參與機(jī)制。由調(diào)度機(jī)構(gòu)根據(jù)市場(chǎng)用電情況，對(duì)不同的用電時(shí)間段進(jìn)行劃分，在負(fù)荷側(cè)發(fā)電量處于高峰期時(shí)優(yōu)先消耗清潔能源的發(fā)電量，降低電廠的發(fā)電量，提高新能源的消耗速率。

3）峰谷電價(jià)激勵(lì)機(jī)制。由于新能源發(fā)電具有全時(shí)段性，而且發(fā)電量需要全部消耗，因此，造成燃煤發(fā)電機(jī)組白天的上網(wǎng)負(fù)荷和報(bào)價(jià)低，而夜晚的上網(wǎng)負(fù)荷和報(bào)價(jià)較高。因此，可以考慮將白天的用電平段調(diào)整為谷段，引導(dǎo)具備發(fā)電調(diào)節(jié)能力的客戶主動(dòng)優(yōu)化發(fā)電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)避峰就谷，提升電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

2 源網(wǎng)荷儲(chǔ)調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)架

為了滿足大范圍的源網(wǎng)荷儲(chǔ)調(diào)度需求，將生產(chǎn)控制大區(qū)、管理信息大區(qū)省級(jí)智慧服務(wù)平臺(tái)等相互貫通[3]。本文提出了一種新的源網(wǎng)荷儲(chǔ)調(diào)度系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括調(diào)控層、聚合層和資源層三個(gè)部分，能夠?qū)崿F(xiàn)扁平化控制，減少了中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，有效提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)效率和可靠性。源網(wǎng)荷儲(chǔ)調(diào)度系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示[4]。

由圖1可知，調(diào)度層是該系統(tǒng)的“大腦”，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)系統(tǒng)的整體資源情況進(jìn)行統(tǒng)一匯總分析，確定電網(wǎng)整體的運(yùn)行狀態(tài)及下一階段的運(yùn)行趨勢(shì)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的調(diào)度規(guī)制生成運(yùn)行調(diào)度調(diào)節(jié)邏輯，并將該邏輯傳遞到聚合層。

圖1 源網(wǎng)荷儲(chǔ)調(diào)度系統(tǒng)示意圖

聚合層包括省級(jí)智慧能源服務(wù)平臺(tái)、源網(wǎng)控制柔性互動(dòng)控制系統(tǒng)等，主要用于對(duì)不同類別和不同范圍內(nèi)的可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源進(jìn)行統(tǒng)一匯聚和優(yōu)化，有效解決目前可調(diào)節(jié)的負(fù)荷量大、范圍廣、類別多的不足。

資源層主要包括各類可調(diào)節(jié)資源，資源層和聚合層的數(shù)據(jù)通信通過(guò)高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)連接。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，已經(jīng)部署調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的部分可以通過(guò)高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接入聚合層，而其他距離遠(yuǎn)、尚未布置調(diào)度網(wǎng)絡(luò)的部分則可通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，確保數(shù)據(jù)通信的效率和可靠性。

3 調(diào)度系統(tǒng)資源接入方式

為了滿足源網(wǎng)荷儲(chǔ)調(diào)節(jié)可靠性需求，系統(tǒng)的可調(diào)節(jié)資源接入調(diào)度系統(tǒng)的方式共有3類[5]。第一類是建立信息隔離式接入，在互聯(lián)網(wǎng)的大區(qū)內(nèi)設(shè)置資源采集模塊，對(duì)大區(qū)外的數(shù)據(jù)通過(guò)防火墻連接，對(duì)大區(qū)內(nèi)設(shè)備可以通過(guò)數(shù)據(jù)內(nèi)網(wǎng)連通[6]。第二類是建立防火墻穩(wěn)定性接入方案，滿足源網(wǎng)荷儲(chǔ)調(diào)節(jié)平臺(tái)、省級(jí)智慧能源網(wǎng)絡(luò)和虛擬電廠供電部分的相互數(shù)據(jù)信息共享。第三類是依靠現(xiàn)有的調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息接入。各類資源接入到信息流的整體架構(gòu)如圖2所示[7]。

圖2 資源接入信息流架構(gòu)示意圖

4 應(yīng)用情況

目前該源網(wǎng)荷儲(chǔ)結(jié)構(gòu)已經(jīng)小范圍投入使用，根據(jù)對(duì)近7個(gè)月的實(shí)際應(yīng)用情況分析可知，優(yōu)化后系統(tǒng)內(nèi)的新能源消耗量從優(yōu)化前的86.4%提升到了目前的97.4%，消納率提升了11.3%。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)調(diào)度方案和系統(tǒng)通信邏輯的優(yōu)化，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的調(diào)度準(zhǔn)確性比優(yōu)化前提升了11.4%，調(diào)度及時(shí)性比優(yōu)化前提升了43.7%。

5 結(jié)論

針對(duì)新能源發(fā)電接入電網(wǎng)系統(tǒng)后導(dǎo)致電網(wǎng)隨機(jī)性、波動(dòng)性增加，現(xiàn)有調(diào)度方案無(wú)法滿足調(diào)度準(zhǔn)確性和及時(shí)性的不足。提出了一種新的源網(wǎng)荷儲(chǔ)智能化調(diào)度控制系統(tǒng)，通過(guò)將市場(chǎng)響應(yīng)機(jī)制和系統(tǒng)控制邏輯相結(jié)合的方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)新能源入網(wǎng)的有效調(diào)度，實(shí)際應(yīng)用表明：

1）“雙重導(dǎo)向，雙重市場(chǎng)”的響應(yīng)機(jī)制主要包括電廠參與響應(yīng)機(jī)制、負(fù)荷側(cè)資源參與機(jī)制和峰谷電價(jià)激勵(lì)機(jī)制。能夠引導(dǎo)新能源客戶主動(dòng)改善，降低對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)工作穩(wěn)定性的影響。

2）新的源網(wǎng)荷儲(chǔ)調(diào)度系統(tǒng)，主要包括調(diào)控層、聚合層和資源層三個(gè)部分，能夠?qū)崿F(xiàn)扁平化控制，減少中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)效率和可靠性。

3）系統(tǒng)的可調(diào)節(jié)資源接入調(diào)度系統(tǒng)的方式共有3類，能夠有效保證數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性。

4）優(yōu)化后系統(tǒng)內(nèi)的新能源消納率提升了11.3%，運(yùn)行時(shí)的調(diào)度準(zhǔn)確性比優(yōu)化前提升了11.4%，調(diào)度及時(shí)性比優(yōu)化前提升了43.7%。