新能源集控中心建設模式及規劃探討

鄧盛名

（五凌電力工程有限公司，湖南 長沙 410004）

新能源集控中心建設模式及規劃探討

鄧盛名

（五凌電力工程有限公司，湖南 長沙 410004）

摘要：隨著國內風電、光伏等新能源發電行業的高速發展，新能源場站日益增多，建設新能源集控中心，實現對所屬同一公司的多個場站的集中控制運行，無疑是一個很好的選擇。本文將圍繞新能源集控中心的建設規劃進行討論與研究，從而進一步了解新能源集控中心的相關系統建設的必要性及整體框架體系。

關鍵詞：新能源；集控中心；建設；模式；規劃；框架體系

0　引言

目前國內風電、光伏等新能源發電行業建設如火如荼，各大發電集團、私營企業等紛紛介入其中，并已各自積累了一些已投產發電的場站，生產經營工作隨之而來。為促進發電公司的科技進步，提高生產運營標準化管理水平，提高勞動生產率，以人為本，改善員工工作與生活環境，穩定員工隊伍，為公司的后續發展積蓄力量，部分公司正積極嘗試新能源集控中心的建設工作。規劃先行、謀定后動，在確保電網安全穩定的前提下，科學有序地推進集控建設各項工作勢在必行。

1　集控模式探討

就集控模式而言，結合場站分布情況，有總廠集控和區域集控兩種模式可以選擇。第一種模式是當新能源場站在同一地市范圍或在較為集中的一個小區域內時選擇建設總廠集控中心，集控中心可選擇在附近城市內建設或在其中一個新能源場站內建設。第二種模式是當新能源場站分布范圍較廣或在同一省份的不同地市時選擇建設區域集控中心，集控中心宜選擇在省會城市內建設，以便于與電網公司的溝通協調。

總廠集控模式通常表現為系統建設投資少、結構簡單、職能和功能較為單一等方面，適合于場站高度集中或私營企業僅考慮場站的集中發電運行時選用，該模式在一定程度上可以減少部分原有場站的運行人員，節省部分企業管理成本的支出，但對于提高企業的整體管理水平貢獻有限。

區域集控模式通常表現為系統建設功能全面、結構清晰、集控中心職能全面，適合于較大的發電集團以提高企業的生產運營標準化管理水平，以及管理創新為目的開展集控建設或考慮企業的未來發展規劃中場站分布范圍較廣的情況下選用。良好的生產管理需要扎實的技術平臺作為支撐，該模式雖需配套建設的系統較多、投資較總廠集控模式偏大，但在此基礎上配套管理模式的調整可實現真正意義上的集控，即可實現各場站的集中發電運行、集中市場營銷、集中的生產技術管理和技術監督、集中應急指揮與響應、集中診斷分析等功能，也必將成為未來新能源行業生產管理發展的趨勢。

2　集控中心選址規劃

集控中心應盡量選擇在企業各場站所在地理位置的中心城市內建設，這樣在縮短集控中心至各場站間的距離以方便開展工作的同時，也可縮短至各場站的通信鏈路長度以保證數據傳輸的可靠性并可節省相關專線電路的租賃費用?？紤]到集控中心需建設電力通信系統，并需從兩個不同的光傳輸方向接入電網通信接入層，且此部分的投資相對較大，因此具體位置上宜選擇在電網公司通信設備情況較好的兩個變電站之間。同時還需綜合考慮集控中心所在辦公樓的電力供應、后勤保障、房屋結構、承重情況、防雷接地及周邊治安環境等問題。

3　集控機房及控制室建設規劃

集控機房及控制室是開展集控運行工作的基礎，其建設應以美觀、大方、適用、適度寬松、設備配置適當超前為原則，嚴格按照《電子計算機房設計規范》、《建筑與建筑群綜合布線系統工程設計規范》及《電子信息系統機房施工及驗收規范》等國家相關標準進行專業設計與專業施工。為便于開展系統開發、維護工作，系統維護間按機房標準進行建設。重點考慮供配電系統、防雷與接地系統、綜合布線、消防系統等配套系統的建設，控制臺、機柜、電源及綜合布線宜按一次性到位原則進行配置。電源系統應采用雙路冗余獨立的供電線路及雙套冗余UPS電源配置，蓄電池容量應考慮充足的后備時間，一般按全負載供電4 h容量考慮，周邊社會環境復雜的地區蓄電池容量可適當加大。機房動力環境監控和機房門禁系統應與機房建設同步進行，并與視頻監控或安防系統進行聯動，以提高機房管理的安全性及智能化水平。

4　集控中心主系統建設規劃

根據新能源集控中心所將承擔的集中運行管理、集中技術管理等職能，需通過建設結構合理、功能完善、接口開放、數據統一的綜合自動化系統平臺，實現所屬多個場站的五遙（遙測、遙信、遙控、遙調、遙視）以及各場站應用系統數據共享、集中管理等功能，并為各種高級應用提供一體化的支撐平臺。

4.1二次系統安防建設規劃

集控系統的各項業務均以網絡為基礎，是電力二次系統安防的重點防護對象，各系統的建設必須按電力二次安防“安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證”的要求進行整體規劃，因此二次系統安全防護的建設應該貫穿于整個集控系統建設的始終，并深入每個系統，以保證綜合自動化系統和調度數據網絡的安全穩定運行。綜合利用縱向加密認證裝置、隔離裝置、入侵檢測、防火墻等安全設備，實施相應的隔離和安全防護。針對風電場普遍采用風機廠家運維現狀，應著重考慮授權訪問的安全管理。同時為滿足更高的安全需要，應對關鍵業務系統服務器設備部署主機加固及設置相關安全策略，提高操作系統的安全等級。加強技術防護手段的同時，更要加強管理體系方面的安全建設，嚴格執行二次安防的總體要求，如內部人員對系統軟硬件資源、數據的非法利用、二次系統網絡結構更改、應用程序的修改更新、維護方式及維護工器具的管理、防病毒軟件的更新等都應有嚴格的規定，強化檢查落實，保證集控中心二次系統的安全。

4.2集控電力通信系統建設規劃

集控電力通信系統是集控中心系統接入電力調度數據網、調度語音業務開通、調度OMS業務填報以及租用至各場站電力專線通道的基礎，需重點進行規劃建設。而這其中電力光纜的接入是關鍵，應優先選取就近的變電站通過電力地下廊道敷設進行接入，條件不允許時再考慮通過架空光纜方式。相關電纜施工、通信電源、SDH設備、PCM設備、電網接入層擴容光板插件、調度交換機、調度電話錄音儀等一并考慮。按電網要求，一般集控中心作為接入點需從兩個不同的方向接入電網通信層，爭取最大限度利用好電網現有通信資源。調度電話的暢通是確保各級調度指令及時下達的保障，可考慮采用集控中心PCM調度單機與原有場站PCM調度單機進行聯網，從而實現電網調度電話直接撥入集控中心，集控中心調度電話也可與各場站調度電話互撥。條件具備也可配備調度語音交換機，采用2*2M數字中繼以雙路由方式接入電力調度交換專網。所有調度電話均接入調度錄音系統以備查。集控中心和集控場站還應同時配備公網程控單機、移動電話作為電力調度電話的后備通信方式。

4.3集控數據網建設規劃

集控數據網指為滿足場站遠程集中控制運行的需要自建光纖通道、租用電力專線通道或運營商專線通道實現集控與各場站安全I、II區相關業務數據的實時交互所組建的數據網絡。集控數據網的架構應嚴格按電力系統二次安全防護要求進行搭建，首選以1個電力2M專線通道和一個運營商2M專線通道以及路由器、交換機、加密認證裝置、防火墻等設備構成。以租用的雙路專線構成主備物理通道，推薦采用目前在電力系統組網常用的基于多協議標記轉換的虛擬專用網絡（MPLS-VPN）技術，實現實時業務（即安全I區業務）與非實時業務（即安全II區業務）在同一物理通道上的隔離運行。通過網絡策略制定實時和非實時業務各自分配的帶寬，并可根據實際情況進行占比調整。集控數據網是專為實現各場站集中控制服務的，是一個專用的核心骨干數據網絡。其中承載的實時業務主要為計算機監控系統，通常需集成風機監控、升壓站監控、SVC/SVG監控、箱變監控、能量管理平臺、風機振動狀態監測等系統，非實時業務一般有風（光）一體化功率預測系統、電能量計量系統等。

4.4集控計算機監控系統建設規劃

集控中心計算機監控系統是實現風電等新能源集控運行最為關鍵的核心系統，其負責實現對各場站的遠程集中運行監視與調控功能，以主站和子站形式存在，由硬件及軟件兩大部分組成，配合相關控制策略實現相關功能。值得注意的是，由于目前新能源場站普遍存在多個實時控制系統（安全I區）的實際特點，應著重考慮風機監控、逆變器、匯流箱、升壓站監控、SVC/SVG監控、箱變監控、能量管理平臺等系統的新能源實時控制一體化整合問題。根據不同控制系統提供的通訊規約，通過串口、網口、協議轉換器連接，以控制系統提供的頻率實時采集數據?？刂坪驼{節方式按照三級進行，即場站測控層、場端集控層、集控中心層。控制和調節權限由高到低逐級進行，并設置合理的閉鎖條件。考慮到新能源場站的實際特點，宜選擇集控中心直接控制場站測控層方式進行，以節省中間環節，確保數據的可靠傳輸，原有場端集控層作為備用，當集控中心監控系統故障時可轉至場端集控層控制。調度AGC、AVC指令可直接下發至集控中心亦可直接下發至各場站。

系統需能讀取各場站所有安全I區控制系統的數據、畫面、圖形，實現區域內各場站的集中監視、控制、數據采集與處理、事件及報警處理、事故追憶與趨勢分析、系統自診斷與自恢復、WEB服務功能等常規功能及AGC、AVC、經濟調度等高級功能。具備與電網調度自動化系統及上級單位系統的遠動通信、風機等關鍵設備的3D模型、部件拆分及組裝動態過程展示等功能，以及良好的數據分析與統計功能，以便以各項指標為依據開展績效考評工作。系統平臺的規劃設計需要帶有一定的超前性，能預見并支持未來3至5年可能的業務和管理需要。

4.5集中式風光功率預測系統建設規劃

目前國內大部分新能源場站現有功率預測系統基本為風機及光伏組件廠家配套提供，精度較低，系統預測結果與實際有較大偏差。通過建設集中式風光功率預測系統，可減少場站端功率預測系統的建設和維護壓力，合理安排場站運行方式和應急應對措施，提高場站發電運行指標，指導場站消缺和檢修計劃的制定與實施。系統可通過網絡下載高精度的國際及國內數值風光氣象數據，并結合各種通訊接口采集場站相關實時、歷史氣象數據和EMS數據，采用人工智能神經網絡及數據挖掘算法對各場站進行建模，通過風速、風向、溫度、濕度等因素對風電場輸出功率的影響及太陽輻射、溫度、云量、風速等因素對光伏電站輸出功率的影響，提前預測風光功率的波動，并可對預測結果進行不確定性分析和計算，主要功能應包括：數據采集、數據處理、數據存儲、預測分析、人機界面等。預測一般分為短期預測和超短期預測，短期預測至少能計算出場站次日零時起3天的有功功率，超短期預測能計算出風電場未來0~4 h的發電功率，時間分辨率均為15min。

4.6集控電能量計量系統建設規劃

目前大部分新能源場站電能量計量系統基本上僅配置了采集終端，未設置子站，電量查看、統計不便，尤其是在集控運行后，現場無運行值班人員抄表，將導致相關報表數據無法填報，系統建設的必要性顯而易見。集控電能量計量系統屬安全II區系統，可利用已建的集控數據網絡采集各場站現場已安裝的電能量采集終端，及電能質量在線監測裝置采集電量及電能質量相關數據，實現電量、電能質量的統計、分析、應用以及WEB發布服務。集控電能量計量系統可采用分布式二級結構，通常由數據采集服務器、數據存儲服務器、WEB服務器隔離設備、網絡設備及場站端電能量采集裝置組成?？蓪⒏鲌稣径穗娔芰坎杉b置通過擴展通訊接口的方式接入集控數據網，應能支持多個不同品牌的電能量采集裝置及電能質量在線監測裝置的接入，實現電能量的自動采集及手工補傳、數據自動計算、數據可靠性及合理性校驗、數據編輯、報表功能和數據基本分析等功能。后期可通過對電能量數據進行充分挖掘，以實現線損自動生成及在線分析等高級應用功能，同時系統應支持與其他自動化系統、生產管理系統的數據集成和共享。

4.7集控工業電視系統建設規劃

集控工業電視系統即為集控“五遙”中的遙視，并應兼顧場站電子圍欄告警、火災報警等環境監測信息，綜合利用視頻技術、計算機技術、通信技術和網絡技術構成具備綜合報警聯動功能的視頻綜合一體化監控平臺。考慮視頻數據占用帶寬較大，宜單獨通過集控中心與各場站間構建的運營商VPN廣域網進行加密傳輸，實現在集控中心集中監視各場站重要設備區域運行及現場安全情況。系統同樣可采用分步式二級結構，由管理服務器、轉發服務器、網絡存儲設備、監控工作站、交換機及各類攝像探頭組成。系統設計應符合國家相關的技術標準，基于數字錄像技術，不應有監控盲區，集控中心與各場站的主要通道及設備區域均應設置攝像探頭，24 h實時監控，采用三級防雷接地進行保護。系統可采用MPEG-4或H.264視頻壓縮格式，能在標準的以太網環境運行，支持TCP、UDP、RTP、組播等方式傳輸壓縮碼流，支持主流操作系統平臺。具備遠程圖像傳輸及控制功能、用戶權限管理、畫面顯示、畫面切換、畫面輪巡、錄像以及錄像檢索與回放功能，并可實現與計算機監控系統及邊界防護系統的聯動功能。

5　集控輔助系統規劃

為充分發揮集控的集中管控職能，全面提升各場站的智能化和信息化水平，實現安全經濟運行與綜合效益最大化的目標，可綜合利用狀態檢修系統、信息統一平臺及遠程視頻協助技術，實現對各場站機電主設備的狀態監測與故障診斷，以及應用系統數據的共享、管理和綜合展示。

5.1狀態檢修系統規劃

以各場站機電主設備為實施對象，建立設備遠程狀態監測、故障診斷與狀態檢修決策系統。根據場站的設備布置方位及配置、機型特點、機組參數、場站間通信狀況及在電網中的地位等因素，以及國內外設備狀態監測技術發展水平，確定系統的結構體系、網絡架構以及監測對象、監測手段，通過在線監測、離線監測(或巡檢)以及測試數據的有機結合，實現對設備運行狀態的遠程實時在線監測與分析。

5.2信息統一平臺建設規劃

建設數據交換和中心存儲平臺，通過統一規范的傳輸規約和網絡接口，整合離散的各個子系統，建立滿足二次安全防護要求的信息統一平臺，形成數據信息中心，實現對場站的監控、信息、通信、監測等跨安全分區的各應用系統之間數據的統一交換與存儲共享，消滅信息孤島，為智能化場站提供統一的信息支撐管理應用環境，以全面提升場站自動化運行管理水平和綜合經濟效益。

5.3遠程視頻協助系統規劃

鑒于新能源場站人員技術力量的實際情況，宜考慮建設遠程視頻協助系統，通過場站內的無線或有線VPN廣域網與集控中心廣域網互聯，現場配備移動語音視頻裝置使集控中心專業技術人員直觀了解現場設備實際情況，在線指導場站人員開展相關操作與維護消缺工作，亦可通過此方式開展專業培訓，充分發揮集控中心的集中技術管理職能，逐步提高場站駐守人員的技能水平。

6　結語

本文從目前國內新能源發電行業的發展情況及所面臨的生產運營形勢出發，結合個人多年來從事大中型流域水電集控技術管理、小水電集控建設規劃及風電生產管理工作所積累的經驗，對新能源集控的建設模式與建設規劃提出了個人見解，供同行業準備開展新能源集控建設工作的單位參考借鑒。

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中圖分類號：TM764

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2015）07-0033-04

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.07.009

收稿日期：2015-04-30

作者簡介：鄧盛名（1981-），男，高級技師，工程師，從事水電廠監控自動化、水電及新能源的集控規劃、建設的技術管理工作。