分布式風光一體化發電功率預測系統的研究

鄧偉松

摘要：隨著目前傳統能源的日益枯竭，新能源與可再生能源技術逐漸興起。其中太陽能與風能資源豐富、前景廣闊。但太陽能與風能隨季節、天氣、環境等的無規律性變化，其并網發電的不穩定性正是制約整個電力系統安全穩定運行的瓶頸因素

關鍵詞：分布式發電;功率預測;能源

引言

如今，新能源與可再生能源技術逐漸興起，新能源并網發電占據著未來主要的發展前景，尤其是分布式發電技術。但新能源隨機性，波動性對電網影響較大。因此，新能源的功率預測是減小電網熱備用容量，減小能源成本以及為電網調度計劃提供依據的有力保障。

1 分布式光伏發電的相關概述

1.1 何為分布式光伏發電

分布式光伏發電是利用相對分散式的資源，且其發電規模較小，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。分布式光伏發電是利用光伏組件，把吸收的太陽能資源轉化為電能的發電模式。分布式光伏發電是一種新型的、先進的發電模式，在中國用電市場發展并不普及，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，并轉化成電能，滿足人們生產生活用電需求。

1.2 分布式光伏發電的特點

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

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

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

2 分布式光伏電站信息采集預測

分布式光伏電站中需要監控的設備包括逆變器、環境監測儀、保護裝置、計量電度表、電能質量監測裝置。

研制一種分布式光伏并網接口一體化裝置，并在該供電公司投入了應用。該裝置集成了分布式光伏發電保護、測控、電能質量監測、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設備，與調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投切及逆變器啟停命令。該裝置技術高度融合，克服了常規分布式光伏電站設計方案中信息采集系統設備多、投資大、安裝困難、運行維護工作量大等問題，因此優先選擇分布式光伏并網接口一體化裝置實現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接口一體化裝置交流采樣插件，經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、頻率、諧波。分布式光伏并網接口一體化裝置IO插件連接公共連接點處的斷路器及其他開關（如接地刀閘、隔離開關等）跳合閘回路，獲得開關的位置及控制開關的分合，當保護動作或收到光伏運行監控主站系統的遙控開關命令時，進行相應的開關分合。

3 分布式光伏運行預測監控主站功能設計

分布式光伏運行監控主站功能設計分布式光伏運行監控主站的整個系統共分為5層，其中統一應用支撐平臺層（ASP）和電力系統應用軟件層在整個體系結構中處于核心地位。統一應用支撐平臺層向各種電力應用軟件提供統一的模型、通信、數據、畫面、管理服務，為各種電力系統軟件的集成提供了核心技術支持。

在統一平臺的支持下，將數據采集與監視控制（SCADA）、區域分布式光伏功率預測、保護及故障信息管理（DRMS）、電能量計量（TMR）、電能質量監測（PQMS）、分布式光伏發電控制、分布式光伏發電效益分析應用軟件模塊集成在一起，組成區域光伏運行監控主站系統。統一應用支撐平臺層能夠支持應用軟件模塊化功能方便的裁剪和擴展，以適應分布式光伏對主站系統的各種需求的發展。

3.1 ?SCADA

系統實時在線顯示各分布式光伏電站并網斷路器、逆變器的啟停等開關量的狀態以及并網點潮流、發電量等模擬量，記錄各開關量的變位和時間順序記錄，模擬量值以可調的存儲周期存入歷史庫中。可在畫面上對分布式光伏電站的并網開關和光伏逆變器進行遙控。

系統可按責任分區監視實時生產統計數據、環境參數、電氣接線圖與參數、設備通信聯絡與工況、設備參數、并網點參數等信息。

3.2 區域分布式光伏運行監控系統整體架構

區域分布式光伏運行監控系統按分層分布式體系結構設計，如圖1所示。該監控系統采用2層結構，分別為信息采集層、通訊網絡層以及主站層。第1層為信息采集層。依托分布式光伏并網接口一體化裝置實現對分布式光伏電站逆變器、電度表、保護測控、環境等信息的采集，所采集的信息經過通信網絡層傳送至主站層。

第2層為區域分布式光伏運行監控主站層。由前置機、后臺應用服務器、工作站、GPS對時裝置、打印機、防火墻、安全隔離裝置等設備組成。從功能角度考慮，可劃分為前置采集子系統、運行監控子系統、高級應用子系統。各子系統遵循《電力二次系統安全防護總體方案》規定，劃分相應的安全網絡區域：前置采集子系統與運行監控子系統位于安全I區，高級應用子系統橫跨安全I區和II區。在不同網絡區域之間采用防火墻或者物理安全裝置隔離。系統采用開放式網絡，實現與EMS，DMS等系統連接。

4 結語

本文在設計一個分布式發電系統的發電功率預測系統的整體方案。首先對分布式發電功率預測系統進行了結構設計，接著介紹了分布式發電功率預測系統的功能設計，包括介紹系統預測尺度分類、系統數據采集功能以及系統軟件主要預測功能。

參考文獻

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