聯合發電監控系統功能設計

宋堃 王錚

摘要：本文主要研究風光儲聯合發電系統的功能設計，通過對風光儲聯合發電系統的簡單介紹，提出了其特點，并針對其進行了系統的結構設計和功能設計，并根據風光儲數據采集和監視系統的情況，對其數據采集和系統監視功能進行了介紹，希望通過本文的研究，能夠引起人們對風光儲聯合發電系統的功能設計有所認識，促進人們重視光伏聯合發電，為我國環境保護的偉大事業奉獻力量。

關鍵詞：聯合發電；監控系統；設計

前言

環境污染嚴重影響著我國和諧社會的構建，我國政府加大了對環境污染的治理力度，因此，風能、太陽能等清潔能源得到了全國各地人民的重視，如何開發利用好新能源已經成為國家發展戰略的一部分。為進一步發展風電、光伏等技術，我國在各地都投資了大量的光電聯合發電示范工程，希望通過這些儲能系統與風電發電的協調，能夠盡可能的節約能源，減少電力系統的污染，大規模的提高新能源在國家能源中的比重。

1 風光發電系統特點

風力發電和光伏發電與常規的發電技術相比有著明顯的不同，風力發電本身受風能的制約，而光伏發電受到太陽能的制約，這就導致整個電網在運行過程中會呈現間歇性和隨機性，對于這兩種發電情況來說，整個監控系統就很難實現數據分析的精度和遠程控制的準確行，如果沒有很好的監控體系，就難以實現光伏發電和輸電設備之間的控制，如何有效的通過容量量比，儲能裝置，無功補償等配制方法，完整的將風光發電和儲能系統作為一個整體考慮進去，成為當前制約風光儲發電的一個研究方向。

2 系統功能設計

2.1 系統結構

風光儲聯合發電示范工程主要有以下幾個部分組成，風電場，光伏發電站、智能變電站和儲能電站，電流通過光伏發電和風電場通過變電站輸送到電網，儲能電站和變電站之間的電流移動是可以互相轉換的。在電流轉換的同時，風光電站、儲能電站和監控系統之間的監控測量信號和控制信號之間相互交換信息，完成對整個系統的監控。聯合監控信息可以接收各個場站的全景信息，對所有的信息進行甄別，分析和處理，最終完成控制命令，并通過系統下達到各個場站，實現風光儲聯合發電系統的及時監測，實時控制，功率預測等功能，分別對風場通信網關，光伏通信網關和儲能網關進行通信。

2.2 功能設計

風光聯合發電監控系統連接著發電系統和上級調控系統，不僅要能夠為中心提供數據，還要能夠智能的為整個聯合發電系統提供分析和決策的數據。按照傳統模式，光伏發電監控和儲能監控之間無法實現信息共享，這就很難實現自動化的運營管理和維護，系統也難以進行精細化控制，而風光聯合儲風電監控系統，則是以風光儲聯合發電作為控制中心，通過計算機智能化管理，實現了調節風電、光伏發電、儲能合一的現代化運行體制，對于風光電能來說，可以克服風光輸電的間斷性和間歇性，將實時監測、有功控制和功率監測實現調控一體化的運行。

3 風光儲數據采集和監視

數據采集和監視是實現新能源正常運行的基礎，整個風電監視為滿足操作化的需要，實現了可視化監測，提供監測點，監測線路，監測設備，監測區域和檢測系統的全方位監測。

3.1 數據采集

當前對于風電和光伏發電來說，阻礙監控系統進步的最主要問題是彼此互不兼容，調控中心不能及時的了解風電和光伏的運行情況，很難對其變化做出及時的響應，這必然影響光伏發電的數據分析和決策。而風光儲聯合發電將不同的廠家，不同的設備組合起來，實現了不同的廠家信息交互的便利性，對于不同的信息可以實現信息的采集和處理，消除信息交互之間的障礙，實現無縫對接。不僅如此，數據采集還可以有采集解析，數據處理，多源處理等管理方法，可以滿足高可靠性和高吞吐量的要求，滿足實時監控的要求。

3.2 運行監視分析

利用多主題的可視化技術，實現電力數據，氣象數據等數據的展示，根據不同的監視方式，比如測點，設備，區域等分層監視，能夠幫助人們快速的掌握整個設備的運行情況。測點監視主要設置在風電機組，光伏逆變器，儲能變流器，電池組等設備狀態中，按照不同的時間段進行設置，比如年、月、日時間段，通過太陽能的分布和風速的分布情況，實現不同的風機組和光伏逆變器等機器的監控，儲能單元在不同的時間段進行充電次數統計，分析出不同時間段的發電量大小，并對發電量進行統計分析，最后確定風光儲聯合發電系統的運行模式，根據功率大小和裝機容量，從而確定整個統計周期內實際輸出和目標輸出之間的大小偏差，最終得出較為準確的偏差數據，實現風光儲聯合發電的可控性和精確性。

3.3 AGC系統控制目標

通過該系統可以實現風能，光伏，儲能的三者互補，改善整個發電系統的波動性，在電量不夠時，對三者實行多能控制和協調控制，完善穩定的控制命令，將不同的機組保證有功控制，實現整個系統的可靠性。整個風光儲聯合發電系統的控制目標就是實現不同組合在不同時間尺度下的控制目標，比如實現風電單獨，光電單獨，風光組合，鳳儲組合等不同組合在正常狀態或緊急狀態下的協調控制，通過協調控制，降低聯合發電系統的波動性，通過AGC調度和全網控制策略，最終實現電網的容量可信度。

3.4 自動電壓控制

為應對風光儲聯合發電輸出能源的波動性，本系統在內部設置了多種無功電源，協同控制多個風電機組，對光伏逆變器，儲能變流器等離散設備，都可以實現快速控制，風光儲聯合發電內自身具有風電場，光伏電站等無功電源，控制和調動著所有的資源，系統中無功補償器的裝置和光伏逆變器，整體上可以提升風光儲聯合發電的穩定性，保證風光儲發電的電壓合格，讓整個功率都能夠為電網提供無功調節，實現自動電壓控制。

4 結論

風光儲聯合發電系統是當前發電監視技術的示范工程，通過此技術，可以實現風光儲聯合發電的及時性和協調性，可以有效的減小新能源發電對傳統電力運輸系統的沖擊，提高整個供電系統的穩定性，降低供電成本，不僅如此，還可以提升國家電網的快速發展，將智能化國家電網和調度監控結合起來，為整個國家電網事業的發展提供幫助。

參考文獻

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作者簡介：宋堃，1981年7月，漢族，湖北省荊州市，大學本科學士，電氣工程及其自動化方向。

王錚（1988年6月），漢族，河北省承德市，學歷大學本科，電氣工程及其自動化方向。

（作者單位：國網能源張家口風光儲示范電站有限公司）