淺析實時電力交易下的新能源電網能量管理策略

牛強

摘 要： 在資源緊缺和環保問題日趨嚴重的環境下，分布式發電技術逐漸受到來自多方面的重視和關注。該種發電模式在能量資源利用、環境保護和經濟效益等多方面尤其自身有明顯的優勢，但是在電力系統大量應用分布式發電技術，系統的可靠性和電能質量也會受到一系列的影響。為了更好的利用新能源，更好的利用該項技術，需要我們建設一個局部自我控制，保護和管理的發配電系統，只有這樣才能充分發揮出分布式發電的優勢，提高電網能源中的經濟效益和環保效益。

關鍵詞：實時電力交易 新能源電網 能量管理策略

中圖分類號：TM92 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）01-0294-01

內蒙古有著豐富的風能資源，過去，風能是自然資源，風電的管理較大程度上屬靠天吃飯。國電電力在全力推進水電和新能源“雙提升”過程中，轉變觀念，提出“要像火電珍惜煤炭一樣，珍惜來水、來風”，引入了能量平衡分析法。在風電單位經濟分析中，內蒙古北方電力能源公司在過去主要指標同比分析的基礎上，將月度能量平衡引入每個風電站，詳細列明來風量、理論發電量、應發電量和風能利用效率，對站外損失電量和站內損失電量進行詳細分析。在風電單位經濟分析中，新增風電利用率、棄風率、故障損失率、計劃檢修損失率、受累損失率等內容。

一、國內外風能發電政策

1.德國

德國是從上世紀九十年代以來，風能發電最為迅猛的國家之一。在利用風能發電過程中，一方面對設備制造商進行補貼，一方面對風力發電的投資者進行最直接的補貼，例如選用每臺450-2000千瓦機組，則每千瓦補貼120美元，并提供優惠的低息貸款。最后一個方面是發電補貼，從1991年開始，對風電上網提供每千瓦時電量給予0.06馬克的補貼。

2.美國和印度

美國主要是實施優惠的稅收減免政策，優惠電價，并推行“綠色電價”，撥專款支持科研和制造單位進行科學研究等。印度是發展中國家風電發展最為迅速的國家之一。一般情況下，政府提供15%左右設備投資補貼，用抵扣所得稅補貼開發商5年免稅。同時，還設置風電保護價機制，一般情況下每千瓦時5.8～7.4美分。

3.中國風電發電政策

①電價改革政策。明確了風電不參與市場競爭，有政府定價或者招標價格優先購買。當電力市場成熟之后，由政府規定供電企業售電量中新能源和可再生能源電量的比例，建立專業化和針對性的可再生能源競爭機制。②稅收政策。增值稅減半征收，風力發電電價每千瓦時下降0.05～0.05元。進口關稅設備按照5%，零部件按照1%征收，占地費用按照實際占用面積計算。③激勵政策。明確發展目標，實現可再生能源配額制度，明確電網、電源企業的責任和義務，并網發電后要求電力企業回收全部發電量，即保證所有發電量全額上網，并對增值稅和所得稅進行進一步優惠。④風電特許權。為了更好促進我國風電產業更好的發展，政府部分實施了風電特許權示范項目，特許權是指用特許權的方法開采國家所有的礦產資源或建設政府監管的公共基礎設施項目，項目本身的商業風險需要企業自身承擔，政府承擔政策變動風險。通過實行風電特許權，在該領域中引入市場機制，吸引更多資本，打破壟斷，同時還能夠提升投資者積極性，增強我國風電市場的競爭能力。

通過對國內外的風電政策進行分析發現，由于我國風電發展起步較晚，不管是在政策、補貼、資金投資，尤其是在技術方面還存在不小的差距。我國新能源電力系統建設能力還不是很強，能源管理方面還存在不少問題，針對這種情況，就需要我們深入分析其中原因，切實做好新能源電網能量管理工作。

二、實時電力交易下的新能源電網能量管理策略分析

1.控制系統設計

本次研究采用PLC控制系統對各個元件進行控制，系統的能量管理控制策略主要由PLC控制軟件實現。當系統上電之后，初始化程序啟動，隨后對系統進行故障檢測和報警處理，通過MODBUS主站上各個功能性模塊，實現和各站設備握手通信，系統連接成功之后，根據具體情況上傳數據，從而確定電能能量管理的形式和工作模式，對開關接觸器進行自動控制。

在故障檢測過程中通常分為兩種故障，一種是系統通信連接故障，一種是電池設備使用故障。當通信延遲次數超過一定的故障報警次數之后，系統就會默認通信連接存在故障，此時，PLC系統會自動清理系統內部的寄存器和和DO端口，確保當通信系統出現故障之后，系統中各個能量能夠自動切離供電。此外，當系統中電池的電壓超過正常使用范圍之后，控制系統可以通過照越級操，實現對各個能量源的手動控制。

2.人機交互界面設計

整個電力系統的自動化操作主要通過控制柜上的觸屏來完成，在該控制系統中主要是由三個界面組成的，分為主界面、電池數據和報警信息。當系統初始化完成之后，默認顯示主界面，用來顯示系統的正常運行情況。電池數據界面可以對系統中各個電池的運行狀態進行全面的分析。當系統出現故障之后，所對應的故障信息會顯示在報警界面上，方便維修人員及時發現問題。

人機交互界面在設計過程中，主要分為三個步驟，第一個是建立完善的數據庫，第二個是建立界面元器件組態，第三個是構件動畫連接。首先，數據庫是實現窗口界面和PLC數據動態交換的基礎，通過組態軟件先定義存放于數據庫中的數據對象，設置對象名稱，初始數值、數據類型和存盤屬性以及報警屬性；其次，設計簡潔容易操作的界面，確保界面能夠和系統的實際元件高效對應；最后，在界面構建屬性設置過程中，將需要顯示的數據、填充的顏色和流動狀態和系統中的數據進行一一對應，并設計好分段點，通過界面中動畫連接幫助維護人員能夠直接的觀看到系統運行的實際情況。

3.系統通信設計

本次研究過程中所采用的通信技術為CAN總線通信和MODBUS通信[1]，兩個通信系統之間通過網關轉換設備連接，具體包含以下幾個方面：①CAN通信。主要參照CAN2.0B的相關數據連接層相關規定，總體結構采用鏈式拓撲結構，每年通訊速率高達250kb，采用29位標識符擴展幀。該通信系統設計建設過程中，鋰電池管理系統以CAN數據信息中的相關協議將數據幀傳輸到總線上，其中每一個數據幀都包含8字節的數據新秀。②網關轉換設備可以實現對CAN數數據的實時接收和發送，當網關轉換設備接收到總線數據幀包之后進入到eCAN模塊終端，終端處理程序結合CAN約定的數據處理協議，對每一個字節上的數據信息進行處理和判斷，并將正確的信息和數據儲存在MODBUS數據儲存空間中。③在進行MODBUS通信過程中，PLC控制系統為主站。只有通過PLC控制系統才可以對從站設備發起通信請求和查詢，各個從站設備只有接受到主站設備相應的命令需求之后，才能做出相應的應答，各個從站之間的系統和設備不能實現直接的數據信息通信。在PLC通訊設置過程中，設置PLC為主站，地址為1，設置RTS控制為報文格式，設置COM為MODBUS通訊，無奇偶校驗，停止位為1.其他從站設置結合主站設置模式進行[2]。

三、強化風電調度管理

內蒙古風電并網規模突破百萬千瓦的地區是通遼市、烏蘭察布市、錫林郭勒盟、赤峰市、巴彥淖爾市和包頭市。上半年，內蒙古風電運行情況良好，送華北網的風電交易電量增加了20億千瓦時，蒙西網和蒙東網從風電建設、運行、調度、管理、技術創新等各方面積累了經驗，運行管理經驗、技術創新能力都走在了全國前列。截至目前，內蒙古已經建成不同規模風電場180個，全區并網風電裝機容量達到1727萬千瓦，規模穩居全國第一。在風電調度管理中，需要我們強化風機異常脫網管理探索。

1.總結近年的運行經驗，全面梳理與風機脫網有關的保護，如頻率異常保護、電壓異常保護等，逐一核實定值是否符合國家、行業標準，對于不符合項進行了全面整改，取得良好效果，重點關注風機低電壓穿越功能，風功率預測和功率控制系統、風機頻率電壓保護、無功補償設備、繼電保護及安全自動裝置等配置是否滿足規范要求。

2.嚴格落實相關要求，因電氣故障脫網的風機不允許采用自并網，退出對應自啟動并網功能，在故障原因不清，問題未整改之前不允許自啟動并網。同時，強化并網前關鍵技術參數管理，參與區域內風電場的設計審查，對并網方案和設計方案提出要求和意見，優化風電場并網方式，完善風電場繼電保護及安全自動裝置配置，嚴格落實北方電網設備選型清單要求。

3.新能源電站故障跳閘后，電站提交的故障跳閘分析報告，由地調、省調各專業兩級審核后，省調發電科提出最終意見，才能并網，通過認真分析、嚴格審核，新能源電站安全運行水平得到持續提升。

通過上述措施，風機異常脫網得到了管控，有效保障了廠網安全運行和新能源的持續發展。

參考文獻

[1]楊湛曄，毛建容，馬紅偉，周逢權，傅美平.微電網多級保護與控制的實現及優化分析[J].電力系統及其自動化學報.2012（02）