基于J2EE的多源發電計劃協調編制系統

王夢嬌，陳洪濤，梁 巖，侯鳳春

(1.哈爾濱理工大學，哈爾濱 150080；2.國網松原供電公司，吉林 松原 131200)

近年來，新能源與可再生能源蓬勃發展、堅強智能電網的建設、節能減排戰略的實施、大范圍能源資源優化配置需求以及電力監管體系的完善都對電網發展提出了新的要求[1-2]。智能電網調度發電計劃擔負著電網運行分析、趨勢預測以及應急預案設計等任務，然而，傳統發電計劃系統[3]只能進行簡單的數據上報工作，沒有數據篩選、檢驗功能，另外缺乏統一的數據接入和數據校驗機制、各能源發電計劃數據監視等功能及數據一體化評估與考核的系統，迫切需要研究能夠適應新形勢新變化的先進技術。

本文依托智能電網調度控制系統(D5000)，基于J2EE技術構建多源發電計劃協調編制系統架構，設計四種應用軟件系統功能，分別對四種應用軟件系統功能進行深入研究，最后以松原地區吉林晶科光伏作為示范應用，對系統功能進行測試。

1 系統總體設計

1.1 系統構架設計

本文采用J2EE作為技術構架，軟件構架層次結構為客戶層、表現層、業務層、集成層和系統平臺，見圖1。采用XML技術解析語法，可以從不同開發程序、不同運行環境獲得所需數據。采用Oracle數據庫，可從D5000平臺獲取監控和數據采集(supervisory control and data acquisition，SCADA)數據。采用Web Service技術可將多種功能模塊整合在一起，實現無縫集成。

圖1 系統總體架構

1.2 系統應用層次設計

本文設計的應用軟件系統功能包括數據申報與信息發布模塊、新能源消納分析模塊、監控分析模塊、考核評估模塊，圖2為系統的層次結構圖，“OS”為操作系統。

圖2 系統層次結構

2 系統各功能模塊設計

2.1 數據申報與信息發布模塊

多源發電計劃數據申報與信息發布模塊應在發電與用電之間實現平衡[4-8]，保持電網運行的穩定性，這就需要電力資源可以實現統一調度。通過多級協同電網實時監控、預警、控制系統的實施，實現高壓電網實時信息呈現，建立起廣域的信息控制系統，適時調整。通過故障定位系統、電網安全校核系統、電網預警系統、電能量采集系統四位一體的配合，及時發現問題，處理問題，統一調度，實現電網的安全穩定運行[9-12]。

通過發電計劃數據綜合校驗對數據進行校驗，可以有效預防重要數據的丟失，保證計劃數據的正常。發電計劃數據綜合校驗方法的原理是通過數據之間的相互矛盾來反映數據問題，數據校驗功能根據設置的數據校驗規則對數據進行校驗，確保只有通過校驗的數據才能進入到發電計劃業務環節。數據接入的方式可以采用本地E文件或遠程調用。提供數據接入狀態監視及數據的查詢編輯，通過直觀的圖形化方式展示數據的接入狀態，提供多種靈活、方便的手段對接入數據進行查詢編輯。數據綜合校驗方法的流程見圖3。

圖3 數據校驗流程

2.2 新能源消納分析模塊

新能源消納能力的重要指標是待消納占比[13-15]，可衡量系統的現狀出力與理論最優的接近程度，是對系統消納能力的定量評估，其公式為：

α=(Cth-Cr)/Cr

(1)

式中：α為待消納占比；Cth為理論最優電量；Cr為實際消納電量。

α的正負對應新能源消納裕量和過剩，α的絕對值越小，消納能力越強。Cth是指新能源機組最優出力下的發電量，主要與當地經濟、特性有關，而實際消納電量與消納能力、消納現狀有關。

通過定量評估消納能力，對系統允許消納的裝機容量和發電量做較為精準的定量計算，為新能源機組定容提供最優解，可使新能源機組出力盡量足、耗量盡量低、利潤盡量高。基于待消納占比指標，提出新能源消納能力評估流程(見圖4)。

圖4 新能源消納能力評估流程

2.3 監控分析模塊

監控分析功能模塊首先通過整合松原地區所有電廠的發電基礎數據庫，并對數據進行監控分析，監控電廠發電量[16-17]。監控分析功能模塊主要分為三部分：發電量曲線監控、發電量偏差監控、日志管理。發電量曲線監控是將電廠每日、每月電量曲線與上報地調發電計劃對比、實時監控，確保電廠發電量與計劃相符；發電量偏差監控是監控電廠發電量偏低、發電量異常等情況；日志管理是將以上這些信息寫入日志當中。

2.4 考核評估模塊

智能化多源發電計劃執行考核流程主要包括：從新能源消納分析模塊獲取新能源預測信息[18-19]，從實時監控模塊獲取電廠發電量數據，從調度獲取電廠計劃發電數據，從生產運行應用獲取設備運行和電網運行信息，對發電企業發電計劃準確性、發電計劃執行情況、新能源預測功率準確性進行考核和評估分析，并將考核評估分析結果向發電企業發布。該模塊還可以提供運行指標分析、月度和年度運行報告和安全分析、生產流程分析的綜合展示。

3 系統驗證與效益分析

3.1 系統驗證

基于J2EE的多源發電計劃協調編制系統管理界面包括用戶登錄、系統應用功能、廠站分布、團隊介紹、合作需求五個部分組成。

系統的功能測試目的是為了驗證系統是否達到設計時的要求，系統通過測試用例來驗證各項性能的達標情況。下面分別以吉林晶科光伏的監控分析模塊和考核評估模塊為例進行功能展示。

監控分析模塊功能展示，通過系統管理員提供賬號登陸該系統，查詢電廠名稱，進入監控分析模塊，選擇日志查詢功能，輸入日志查詢時間范圍，可看到共有四條日志記錄，詳細說明晶科光伏發電計劃情況，并且具有實時監控功能。吉林晶科光伏2018年7月考核情況，共有8項考核內容：發電計劃曲線考核；發電量偏差考核；新能源消納能力考核；非計劃停電臨檢考核；安全管理考核；調度管理考核；技術指導和管理考核；檢修管理考核。它可直觀清晰地展示考核結果：發電計劃曲線考核3次越限，5次偏高；發電量偏差率3.24%；新能源機組出力不足，耗量較高；其余各項考核合格。

3.2 效益分析

應用該系統編制地區電網發電計劃，以松原地區吉林晶科光伏為例，2018年1月，月計劃與實際發電量分別為4.215×107kW·h和3.929×107kW·h，與計劃偏差6.79%。新系統投入使用后，2018年10月，月計劃發電量4.783×107kW·h，月實際發電量4.697×107kW·h，與計劃偏差1.80%，大大提高了發電計劃準確性，有效規避實時調度運行風險。

該系統已在松原地區4座電廠投入使用，可解決數據質量差、需要人工查找數據異常等問題；每座220kV電站預估經濟效益約1.8×105元/年，每座66kV電站預估經濟效益約1.2×105元/年，可確保電網安全經濟運行，最大限度地實現電力行業的節能減排。

4 結束語

基于J2EE多源發電計劃協調編制系統采用較為簡單的規則推理機制，實現比較容易。該系統建成后可實現省、地、縣公司三級發電計劃統一管理、統一調度、統一訪問，為吉林省各級調度管理人員打通數據壁壘，提供精準的信息化服務。通過對數據申報與信息發布模塊、新能源消納分析模塊、監控分析模塊、考核評估模塊的研究，實現多源電廠發電計劃精準上報、發電量在線監視及發電計劃考核評估等功能，有效解決發電計劃信息不暢、數據異常、消納占比偏高等問題，現已形成完備技術體系，具有通用性、可拓展性。