淺談合肥地區(qū)新能源調(diào)度技術(shù)支撐平臺建設(shè)構(gòu)想

摘 要：隨著新能源發(fā)電裝機容量的不斷增加，傳統(tǒng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)無法很好地應(yīng)對大規(guī)模間歇性新能源并網(wǎng)給電網(wǎng)調(diào)度的安全穩(wěn)定運行和供電可靠性， 文章結(jié)合合肥地區(qū)電網(wǎng)的特性，設(shè)計了基于新能源電網(wǎng)調(diào)度一體化支撐平臺的調(diào)度系統(tǒng)， 并從系統(tǒng)的總體設(shè)計、功能模塊設(shè)計和通信接口設(shè)計詳細介紹了新能源調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計方案，有效解決新能源電站的調(diào)度管理難題，促進了調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：新能源；分布式電源；調(diào)度

1 概述

新能源產(chǎn)業(yè)在我國的發(fā)展十分迅速，特別是近年來分布式能源將呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長，預計到2020年，分布式光伏將達到7000萬千瓦。在此背景下，合肥地區(qū)光伏產(chǎn)業(yè)近年來取得了快速發(fā)展，截至2016年3月，合肥地區(qū)分布式光伏裝機規(guī)模達460MW，總量位居全國省會城市之首。

隨著新能源發(fā)電裝機容量的不斷增加，對地區(qū)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行和供電可靠性都帶來了一系列影響，主要表現(xiàn)在：新能源發(fā)電功率波動較大，電網(wǎng)原有的運行方式計算和日前計劃制定方式將不再適用；新能源出力返送上級電網(wǎng)導致原有電壓控制和調(diào)整手段無法滿足大量新能源接入的情況；新能源發(fā)電采用大量的電力電子接口，導致的電能質(zhì)量問題不容忽視。

國家電網(wǎng)公司在“十三五”調(diào)控規(guī)劃中將強化清潔能源調(diào)度運行管理列入了調(diào)度控制重點工作任務(wù)，任務(wù)要求加強新能源功率預測，制定新能源功率預測評估辦法，為優(yōu)化電網(wǎng)運行方式提供更可靠的依據(jù)；完善清潔能源基礎(chǔ)信息管理規(guī)范，梳理信息采集平臺系統(tǒng)，擴充完善新能源運行基礎(chǔ)信息，開展新能源運行特征分析和消納能力評估。

2 平臺建設(shè)總體目標

（1）研究合肥地區(qū)風光資源的時空分布特性，建設(shè)以電力通信基礎(chǔ)信息網(wǎng)為基礎(chǔ)的氣象監(jiān)測評估網(wǎng)絡(luò)，提升合肥電力公司在風光資源實時監(jiān)測和電站發(fā)電能力的評估能力。

（2）實現(xiàn)新能源廠站運行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集、處理與轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)新能源場站信息全景展示。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括并網(wǎng)點、場站內(nèi)饋線及各發(fā)電單元電壓、電流功率、開關(guān)狀態(tài)等電氣信息，電站運行實時運行狀態(tài)信息，氣象信息以及功率預測信息，新能源電站電能質(zhì)量監(jiān)測信息。

（3）建設(shè)合肥地區(qū)中心站側(cè)新能源發(fā)電功率預測系統(tǒng)，增強合肥地區(qū)新能源光伏和風電的發(fā)電功率預測能力，提高新能源的發(fā)電量，并進一步促進合肥地區(qū)新能源的消納水平。

（4）研究新能源調(diào)度計劃策略，結(jié)合新能源發(fā)電功率預測實現(xiàn)智能化新能源調(diào)度計劃編制功能。在網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、負荷轉(zhuǎn)移時對新能源進行優(yōu)先調(diào)度，提高新能源利用率。

（5）研究新能源無功電壓控制技術(shù)，實現(xiàn)新能源調(diào)度AVC功能，挖掘新能源電站對電網(wǎng)無功支撐能力，提高電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性。

（6）全面分析新能源電站運行數(shù)據(jù)，掌握新能源發(fā)電運行特性，強化調(diào)度對新能源電站的管理，包括電能質(zhì)量考核等。

3 平臺建設(shè)方案

3.1 整體方案

合肥地區(qū)地調(diào)新能源調(diào)度技術(shù)支撐平臺以現(xiàn)有地調(diào)OPEN3000調(diào)度自動化系統(tǒng)為基礎(chǔ)平臺，作為地調(diào)運行控制系統(tǒng)子模塊進行部署。

新能源調(diào)度技術(shù)支撐平臺同時在信息安全1區(qū)和3區(qū)部署，1區(qū)和3區(qū)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互通過隔離裝置進行隔離。

1區(qū)部署新能源數(shù)據(jù)服務(wù)器、預測服務(wù)器、AVC服務(wù)器以及工作站。數(shù)據(jù)服務(wù)器用于采集、處理、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)來自O(shè)PEN3000系統(tǒng)1區(qū)的新能源電站上送的實時數(shù)據(jù)以及天氣預報數(shù)據(jù)，與天氣預報系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互通過隔離裝置進行單向隔離，新能源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到省調(diào)二區(qū)新能源監(jiān)控系統(tǒng)通過防火墻縱向加密認證；預測服務(wù)器用于支持新能源發(fā)電功率預測服務(wù)；AVC服務(wù)器用于支持平臺新能源AVC控制服務(wù)，下發(fā)無功電壓控制目標；工作站用于平臺1區(qū)人機界面操作。

3區(qū)部署新能源數(shù)據(jù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、前置服務(wù)器以及工作站。數(shù)據(jù)服務(wù)器用于鏡像1區(qū)新能源數(shù)據(jù)并與OPEN3000系統(tǒng)3區(qū)進行數(shù)據(jù)交互，接收來自前置服務(wù)器的數(shù)據(jù)；應(yīng)用服務(wù)器用于支持數(shù)據(jù)分析和調(diào)度計劃服務(wù)，并提供WEB信息發(fā)布服務(wù)；前置服務(wù)器用于采集、處理通過公網(wǎng)接入的分布式新能源電站數(shù)據(jù)，并通過隔離設(shè)備單向隔離；工作站用于平臺3區(qū)人機界面應(yīng)用展示。

3.2 新能源發(fā)電功率預測方案

合肥地區(qū)目前有30多個20MW以上的集中式光伏電站，有10座風電場建成并網(wǎng)發(fā)電，結(jié)合合肥地區(qū)的新能源分布情況，建設(shè)合肥地區(qū)一體化功率預測平臺，主要需要進行以下幾個方面的工作：

（1）完善氣象監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，合肥地區(qū)的光伏電站的氣象監(jiān)測站比較簡陋，所采集的數(shù)據(jù)質(zhì)量不高，而且分布式光伏組件安裝區(qū)域的氣象資源監(jiān)測能力嚴重不足。因此需要在合肥地區(qū)進行氣象資源時空特性分析研究，做氣象監(jiān)測站微觀選址，建設(shè)標桿氣象監(jiān)測站。考慮到氣象監(jiān)測設(shè)備維護和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況，可以優(yōu)先考慮合肥地區(qū)電網(wǎng)變電站，作為選址點。

（2）強化硬件基礎(chǔ)設(shè)施

完成合肥地區(qū)新能源一體化功率預測平臺建設(shè)，需要對合肥地區(qū)的所有新能源電廠的電廠運行數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)的采集和傳輸，在合肥地調(diào)中心實現(xiàn)對新能源電廠運行數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。然后，在合肥地調(diào)中心實現(xiàn)對地區(qū)氣象資源的動態(tài)預測、評估，最終實現(xiàn)對合肥地區(qū)光伏電站和風電場的功率預測，以及合肥地區(qū)供電公司區(qū)域的新能源發(fā)電的總體預測和評估。

完成這項工作，需要占用大量的計算資源和存儲資源，所以需要加強對現(xiàn)在資源的硬件升級。

3.3 平臺主要功能規(guī)劃

合肥地區(qū)地調(diào)新能源調(diào)度技術(shù)支撐平臺將在新能源廠站運行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集與全景展示的基礎(chǔ)上實現(xiàn)新能源發(fā)電功率預測、新能源AVC控制、新能源運行數(shù)據(jù)分析、新能源優(yōu)先調(diào)度計劃等功能，如圖2所示：

（1）新能源信息采集與全景展示功能

能夠采集新能源廠站所有數(shù)據(jù)，實時分析并采用圖表、曲線、系統(tǒng)拓撲圖等方式全景展示。數(shù)據(jù)來源包括地調(diào)OPEN3000調(diào)度自動化系統(tǒng)一區(qū)實時數(shù)據(jù)、三區(qū)如新能源電站電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，外網(wǎng)氣象數(shù)據(jù)等。同時具備數(shù)據(jù)共享功能，能夠?qū)⒌貐^(qū)新能源數(shù)據(jù)上送給省調(diào)新能源監(jiān)控系統(tǒng)；能夠?qū)⒌貐^(qū)新能源分析、統(tǒng)計數(shù)據(jù)發(fā)送給地調(diào)三區(qū)系統(tǒng)統(tǒng)一報表匯總；能夠WEB發(fā)布展示新能源數(shù)據(jù)。

（2）新能源發(fā)電功率預測功能

具有自動氣象監(jiān)測、數(shù)值預報、電站運行等多源數(shù)據(jù)的接入能力，以及海量數(shù)據(jù)融合的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制及統(tǒng)計分析能力；預測覆蓋區(qū)域為地調(diào)直調(diào)的全部新能源電站，實現(xiàn)每天2次定時發(fā)報的短期（0-72h）和每15分鐘滾動發(fā)報的超短期（15m-4h）功率預測，并具備地調(diào)全網(wǎng)的地區(qū)功率預測與置信區(qū)間預測功能；具有預測誤差統(tǒng)計分析及綜合評價考核功能。

（3）新能源AVC控制功能

結(jié)合短期和超短期功率預測，最大限度挖掘新能源電站無功輸出能力，就地平衡地區(qū)電網(wǎng)無功功率，提高電壓合格率，減少地區(qū)電網(wǎng)主變分接開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)和電容器投切次數(shù)，降低系統(tǒng)網(wǎng)損，實現(xiàn)新能源電站與配電網(wǎng)無功電壓聯(lián)合優(yōu)化控制。

（4）新能源運行數(shù)據(jù)分析功能

對新能源廠站的運行數(shù)據(jù)進行分析，包括功率分布、年/月/日波動率、相關(guān)性分析、電能質(zhì)量合格率等，全面掌握新能源運行特性，為新能源電站考核評價提供依據(jù)。通過數(shù)據(jù)挖掘，分析新能源電站功率控制性能、電網(wǎng)適應(yīng)性等性能指標，開展新能源并網(wǎng)性能評估、安全性評估等業(yè)務(wù)。

（5）新能源調(diào)度計劃功能

結(jié)合新能源發(fā)電功率預測技術(shù)，基于新能源并網(wǎng)性能評估結(jié)果確定各新能源電站優(yōu)先調(diào)度排序，在網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、負荷轉(zhuǎn)移時優(yōu)先調(diào)度新能源，提高新能源利用率。

4 結(jié)論與展望

文章提出了以原有OPEN3000調(diào)度自動化平臺為基礎(chǔ)，建立含實時監(jiān)控、光伏和風力功率預測、運行方式支撐、調(diào)度計劃制定、運行評估和分析等方面的新能源調(diào)度技術(shù)支撐體系，服務(wù)接入合肥地區(qū)電網(wǎng)的新能源調(diào)度管理和控制，為合肥地區(qū)電網(wǎng)的運行優(yōu)化和生產(chǎn)經(jīng)營提供技術(shù)支撐手段，能夠給予電網(wǎng)可靠運行提供理論數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全數(shù)據(jù)、透明化、開放性的分布式電源的管理工作。

此方案的關(guān)鍵技術(shù)指標在于對于平臺中新能源發(fā)電功率預測功能，預測的準確性對電網(wǎng)調(diào)度會有較大影響，因此，需要對預測算法做不斷的修正，尤其是對于復雜天氣預測來說，出力預測結(jié)果與實際結(jié)果存在一定誤差，需不斷完善預測算法模型。

參考文獻

[1]陸煒.杭州地調(diào)新能源運營監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].華北電力大學，2015.