智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計劃體系架構(gòu)及技術(shù)研究

于磊，尚金金

（1.河南省電力公司檢修公司，河南鄭州450000；2.河南省電力公司平頂山供電公司，河南平頂山467000）

?

智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計劃體系架構(gòu)及技術(shù)研究

于磊1，尚金金2

（1.河南省電力公司檢修公司，河南鄭州450000；2.河南省電力公司平頂山供電公司，河南平頂山467000）

通過理清智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計劃體系架構(gòu)，研究相關(guān)技術(shù)，論證關(guān)鍵技術(shù)組合的可行性，探索進(jìn)一步優(yōu)化組合的可能性，希望為智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計劃體系的發(fā)展提供參考。

智能電網(wǎng)；調(diào)度發(fā)電；計劃體系架構(gòu)；技術(shù)研究

引言

新時代，如何可持續(xù)利用資源，降低損耗，提高清潔能源的利用率成為各國發(fā)展面臨的重大問題和亟待解決的技術(shù)性難題，資源的日益短缺催生了電網(wǎng)資源的整合。電力資源作為一種清潔能源，如何高效地加以開發(fā)利用，也成為了各國政府日益重視的問題，在之前瑣碎、不協(xié)調(diào)的電力體系下，電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計劃體系應(yīng)運而生。新體系可以有效提高電力資源的利用率，統(tǒng)一調(diào)配，有針對性整合資源，增加配給。當(dāng)下，智能電網(wǎng)體系在各國并未形成統(tǒng)一的認(rèn)識，但是必將是一場電力工業(yè)革命，是新時代發(fā)展的需要。通過分析電網(wǎng)發(fā)電計劃體系架構(gòu)及技術(shù)分析，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)存體系中的不足之處，改進(jìn)技術(shù)，有助于進(jìn)一步優(yōu)化智能電網(wǎng)體系建設(shè)。

1　智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計劃體系內(nèi)涵

智能電網(wǎng)調(diào)度體系以特高壓電網(wǎng)為主要網(wǎng)絡(luò)，各低級電壓網(wǎng)絡(luò)為輔，多級電網(wǎng)協(xié)調(diào)的綜合輸電網(wǎng)絡(luò)體系。由國家電網(wǎng)公司牽頭，統(tǒng)一組織、幾種創(chuàng)新研發(fā)，各分級研發(fā)機構(gòu)參與，各級調(diào)度控制中心參與研發(fā)、執(zhí)行，部門結(jié)合、上下聯(lián)動的整體架構(gòu)體系。

該體系通過頂層優(yōu)化設(shè)計，分級研發(fā)、調(diào)度機構(gòu)積極參與執(zhí)行，實現(xiàn)電力資源的整體規(guī)劃，統(tǒng)一布局，滿足各大電網(wǎng)高效運行的需要，并提供切實可靠的技術(shù)支持，保障電網(wǎng)運行安全，實現(xiàn)電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性，靈活接入各種所需資源。智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計劃體系架構(gòu)兼具科學(xué)性、靈活性、綜合性、穩(wěn)定性、高效性等特點［1］。

2　智能電網(wǎng)發(fā)展歷程

縱觀我國智能電網(wǎng)體系發(fā)展歷程，一直伴隨著技術(shù)的革新與基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，大體可以分為三個階段：一是學(xué)習(xí)階段，吸收各國發(fā)展經(jīng)驗，布局中國基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。二是研發(fā)創(chuàng)新階段，探索適合中國國情的電網(wǎng)體系，綜合考量，整體規(guī)劃。三是走在世界先進(jìn)潮流階段，研發(fā)具有世界領(lǐng)先性的技術(shù)，支撐世界一流智能電網(wǎng)體系建設(shè)。

學(xué)習(xí)階段大體始于20世紀(jì)80年代，為滿足跨省智能電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，電力部引進(jìn)“四大網(wǎng)”能量管理系統(tǒng)及開發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)基礎(chǔ)電網(wǎng)體系的布局。研發(fā)創(chuàng)新階段指20世紀(jì)90年代，在前期基礎(chǔ)工作經(jīng)驗基礎(chǔ)上，中國工作人員不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)，順應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)潮流，自主研發(fā)創(chuàng)新。中國電力科學(xué)院自主研發(fā)新一代的調(diào)度自動化系統(tǒng)CC-2000、國家自動化研究院自主研發(fā)SD-6000，這兩項新技術(shù)得到了市場的廣泛認(rèn)可，占據(jù)較大市場份額，并且技術(shù)水平與當(dāng)時國際領(lǐng)先系統(tǒng)SPIDER持平。第三階段始于21世紀(jì)初，基于大規(guī)模的需求及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性得到了越來越多的重視［2］。國家電網(wǎng)公司也全面啟動智能電網(wǎng)發(fā)電調(diào)度系統(tǒng)的技術(shù)研發(fā)與集成應(yīng)用，至2013年，智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋32個省地導(dǎo)讀控制中心，實現(xiàn)了電網(wǎng)智能調(diào)度發(fā)電的統(tǒng)一化運作，大大提高了電力資源的高效利用。

3　智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計劃體系架構(gòu)

智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電體系主要實現(xiàn)電力資源的“橫向集成、縱向貫通”，實現(xiàn)電網(wǎng)實時監(jiān)測，保持統(tǒng)一、穩(wěn)定與經(jīng)濟運行。

1）電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度。智能電網(wǎng)發(fā)電計劃體系應(yīng)在發(fā)電與用電之間實現(xiàn)平衡，保持電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，這就需要電力資源可以實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度。通過多級協(xié)同電網(wǎng)實時監(jiān)控、預(yù)警、控制系統(tǒng)的實施，實現(xiàn)高壓電網(wǎng)實時信息呈現(xiàn)，建立起廣域的信息控制系統(tǒng)，適時調(diào)整。通過故障定位系統(tǒng)、電網(wǎng)安全校核系統(tǒng)、電網(wǎng)預(yù)警系統(tǒng)、電能量采集系統(tǒng)四位一體的配合，及時發(fā)現(xiàn)問題，處理問題，統(tǒng)一調(diào)度，實現(xiàn)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

2）數(shù)據(jù)一體化。實時進(jìn)行電網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸并及時分析，是保障電網(wǎng)統(tǒng)一運行的要求。各分級電網(wǎng)調(diào)度實時監(jiān)測電網(wǎng)數(shù)據(jù)，并將問題數(shù)據(jù)及時上報，電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的及時獲得是相關(guān)工作人員第一時間了解情況并解決問題的基礎(chǔ)。

智能電網(wǎng)體系龐雜，實時電量、故障預(yù)警等多系統(tǒng)并行，信息的相互交換及利用頻繁，各級信息的交換所使用的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一，參考公共信息模型，形成覆蓋各基層調(diào)度中心的統(tǒng)一信息模型，信息對象的編碼原則、借口、擴展方式都應(yīng)當(dāng)制定一致的原則。對于已經(jīng)實施的系統(tǒng)，可以通過增加相應(yīng)的適配器進(jìn)行數(shù)據(jù)信息校正，推陳出新，以此為基礎(chǔ)，才能切實操作，為智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計劃體系的順利實施提供標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)支撐。

3）功能一體化。智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)基本功能一致，才可以保障數(shù)據(jù)的有效傳輸，實現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)實時共享。目前在建的電網(wǎng)輔助系統(tǒng)與預(yù)警系統(tǒng)的主要功能是為電網(wǎng)工作人員提供實時電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)。為進(jìn)一步實現(xiàn)智能電網(wǎng)，可以將電網(wǎng)輔助系統(tǒng)與預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用到電網(wǎng)的運行方式安排上。在同一的數(shù)據(jù)平臺上，根據(jù)現(xiàn)有情況實時調(diào)整工作安排，最大化的利用數(shù)據(jù)信息。

4　技術(shù)探索

4.1預(yù)測技術(shù)

預(yù)測技術(shù)主要包括母線負(fù)荷預(yù)測技術(shù)與可再生能源發(fā)電預(yù)測技術(shù)。電網(wǎng)母線負(fù)荷預(yù)測是統(tǒng)一調(diào)度電力資源的前提，所有的電網(wǎng)必須在其負(fù)荷范圍內(nèi)運行，傳統(tǒng)的母線負(fù)荷預(yù)測大都是以歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)推算，實效性不高。為此，智能化的預(yù)測與校正技術(shù)不可或缺，根據(jù)母線負(fù)荷數(shù)據(jù)的變化，實施校正數(shù)據(jù)，保持相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并建立數(shù)據(jù)庫，作為智能化校正的基礎(chǔ)。可再生能源收自然環(huán)境影響較大，電網(wǎng)接入分散，給電網(wǎng)的安全運行帶來較大影響［3］。通過智能化廣泛式數(shù)據(jù)記憶，基于智能化模型，推算各種情況下可再生資源的發(fā)電能力是智能電網(wǎng)發(fā)電計劃體系中的重要基礎(chǔ)，以此，才會實現(xiàn)電網(wǎng)發(fā)電與用電兩端的運行平衡。

4.2安全校核技術(shù)

傳統(tǒng)的安全校核技術(shù)是以靜態(tài)的歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以此作為約束，對發(fā)電計劃進(jìn)行控制。這種粗放式的安全控制技術(shù)，對預(yù)測值與實際發(fā)電量之間的平衡關(guān)系控制的比較粗糙，不利于電力資源的最大開發(fā)利用。因此，建立智能化、精細(xì)化的智能控制技術(shù)顯得更加重要，深入研究高壓電網(wǎng)和交直流混合系統(tǒng)模型，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，全時段實時調(diào)整數(shù)據(jù)，可以快速準(zhǔn)確的判斷電網(wǎng)的安全狀況，在電網(wǎng)安全運行的情況下，實現(xiàn)效益最大化。

4.3評估技術(shù)

智能電網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的高效運轉(zhuǎn)依賴于評估技術(shù)的精準(zhǔn)性。通過對歷史數(shù)據(jù)的記錄、整合、分析，以精準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型為指導(dǎo)，預(yù)測未來需用量，評測現(xiàn)有負(fù)荷量，得出現(xiàn)有電網(wǎng)客觀的運行狀況，才能促進(jìn)整個電網(wǎng)體系的有效運行，評估技術(shù)具有統(tǒng)領(lǐng)全局的重要作用［4］。

盡管智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計劃體系取得了突出的進(jìn)步，一定程度上實現(xiàn)了電力資源的調(diào)配整合，但是面對日益變化的社會需求，電網(wǎng)體系的安全運行、可再生資源的有效吸收、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全性都面對的機遇與挑戰(zhàn)。諸如調(diào)度發(fā)電平臺的集群化應(yīng)用、變電站及電網(wǎng)模型、實時信息共享系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全都需要在現(xiàn)有水平的基礎(chǔ)上，不斷更新，適應(yīng)更嚴(yán)峻的市場環(huán)境變化。

5　結(jié)語

智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計劃體系是從統(tǒng)一控制角度出發(fā)，實現(xiàn)橫向、縱向資源的整合，在電網(wǎng)安全負(fù)荷量的前提下，實現(xiàn)電力資源的高效、經(jīng)濟、可持續(xù)開發(fā)利用。整個調(diào)度體系實現(xiàn)了由點到面的全覆蓋控制，可以最大化地實現(xiàn)利用率。技術(shù)的開發(fā)是調(diào)度體系運轉(zhuǎn)的保障，智能化使復(fù)雜的系統(tǒng)具有敏銳的問題發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)校正、預(yù)測的能力，進(jìn)一步提升調(diào)度體系運行的科學(xué)性與精細(xì)化程度，避免了認(rèn)為工作的疏忽，保障電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計劃體系的高效運行。

［1］辛耀中，石俊杰，周京陽，等.智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)現(xiàn)狀與技術(shù)展望［J］.電力系統(tǒng)自動化，2015（1）:2-8.

［2］王恒，辛耀中，尚學(xué)偉，等.智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線技術(shù)［J］.電力系統(tǒng)自動化，2015（1）:9-13；182.

［3］周京陽，王斌，周劼英，等.市場機制下智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)調(diào)度計劃應(yīng)用模型及分析［J］.電力系統(tǒng)自動化，2015（1）:124-130.

［4］金芬蘭，王昊，范廣民，等.智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的變電站集中監(jiān)控功能設(shè)計［J］.電力系統(tǒng)自動化，2015（1）:241-247.

（編輯：劉楠）

Research on Architecture and Technology of Intelligent Grid Scheduling Power Generation Planning

Yu Lei1，Shang Jinjin2
（1.Maintenance Branch of Henan Electric Power Com pany，ZhengZhou Henan 450000；2. Pingdingshan Electric Power Branch of Henan Electric Power Company，Pingdingshan Henan 467000）

This paper analyzes the current situation of intelligent grid scheduling power generation planning system，analyze the related technologies，demonstrate the feasibility of key technologies，and explore the possibility of further optimization to provide a refer ence for the development of intelligent power grid scheduling system.

smart grid；scheduling power generation；scheduling system；technological research

TM734

A

2095-0748（2015）23-0062-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2015.23.27

2015-10-30

于磊（1986—），男，河南周口人，碩士，助理工程師，現(xiàn)就職于河南省電力公司檢修公司，研究方向：電氣工程及其自動化；尚金金（1987—），女，河南平頂山人，本科，助理工程師，現(xiàn)就職于河南省電力公司平頂山供電公司，研究方向：電氣工程及其自動化。