分布式電源智能調控系統研究與實踐

陳國恩　張　磊　王躍強

（國網嘉興供電公司，浙江 嘉興　314033）

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分布式電源智能調控系統研究與實踐

陳國恩張磊王躍強

（國網嘉興供電公司，浙江 嘉興314033）

在國家電網公司大力推進分布式電源并網工作的背景下，嘉興供電公司構建了浙江省首套新能源區域調控系統，旨在為電力公司、政府部門、投資運營商及用電企業等不同用戶群體提供差異化服務，在提高用戶滿意度的同時，實現分布式電源的統一調控和運營。嘉興供電公司所構建的分布式電源智能調控系統是全國第一個新能源區域調控系統，對于其他地區開展分布式電源的統一調控和運營具有極好的示范和借鑒作用，因此國家能源局、浙江省政府、浙江省電力公司的領導多次蒞臨指導，同時吸引了20多家省內外單位前來調研學習。

新能源；分布式電源；光伏；調控系統

近年來，美國、歐盟針對中國光伏企業開展“雙反”調查和制裁，影響了我國光伏新能源產業的發展，并且給我國光伏企業的利益造成了極大的損失。為應對這一挑戰，中國國家能源局在2012年9月發布了《關于申報分布式光伏發電規模化應用示范區的通知》，同年國家電網公司總經理劉振亞發表了備受業界稱道的“六字箴言”：支持、歡迎、服務。

作為清潔、高效、永不衰竭的綠色能源技術，光伏產業在浙江地區蓬勃發展。而嘉興市以其完整的光伏產業鏈和產業優勢，被列為浙江省光伏產業基地建設試點、產業技術創新試點、應用商業模式創新試點、適應分布式能源接入的區域智能電網（局域網）創新試點、政策體系創新試點產業“五位一體”創新綜合試點。嘉興市在積極發展光伏產業時面臨的一大問題，就是要不斷解決分布式電源發展應用的并網流程、信息接入、并網服務管理等一系列關鍵難題，而分布式電源智能調控系統無疑是解決這一難題的有效方式。

1　系統構建的理念和目標

1.1系統構建的理念

面對大量涌現的分布式電源，國網嘉興供電公司既要貫徹國網公司“支持、歡迎、服務”的要求，又要確保分布式電源均衡且有序地接入電網，主要思路是堅持“政府引領、市場運作、統一管理”的創新模式，不斷解決分布式電源發展應用的并網流程、信息接入、并網服務管理等一系列關鍵難題，為電力企業、政府部門、投資運營商及用電企業提供不同的服務，使各用戶全面掌握分布式電源發電、并網及結算等相關信息，從而為分布式電源運營監管和新能源產業的健康發展提供技術支撐。在嘉興市政府的支持下，國網嘉興供電公司的“分布式電源智能調控系統”作為浙江省政府“智慧城市-智能電網”試點建設中的一個重要內容，在嘉興全面推進建設。

1.2目標

嘉興分布式電源智能調控系統定位于浙江省乃至全國第一個新能源區域調控系統，涵蓋嘉興區域內所有20kV、10kV、380V并網點分布式電源，實現信息全接入。系統具備數據采集、運行狀態監視、綜合評價、協調控制、出力調節、負荷預測、發電預測等多種功能，能夠為電力公司、政府部門、投資運營商及用電企業等不同用戶群體提供差異化服務，真正實現分布式電源的統一調控和運營。

2　系統的架構和人力資源保障

2.1系統的架構

立足于分布式電源的發展和電網企業的實際情況，嘉興供電公司對分布式電源智能調控系統的架構進行了規劃，尤其對系統的高級應用功能進行了深化。具體說來：

1）統一管理，分層采集：系統按照“統一管理，分層采集”的原則布局，整個嘉興地區部署一套分布式電源智能調控系統，實現整個地區分布式電源的統一調控和運營；各縣級公司分別建設一套小型分布式電源調控系統，主要負責各自所轄分布式電源的信息采集、調控和數據上送。

系統嚴格按照電力二次系統安全防護的要求部署，在邊界區域采用了電力專用橫向單向隔離、縱向加密認證、防火墻等多種安全防護設備。嘉興分布式電源智能調控系統的拓撲圖如圖1所示。

圖1　系統拓撲圖

2）多方式接入，運營商可選：傳統模式下，上網電源須用光纖通信以確保調度準確性。嘉興公司針對分布式電源點多面廣的特點，創造性地引入了投資成本低、建設周期短的無線通道，研究并實踐了分布式電源并網接入新模式，即 10kV及以上電源采用通信光纜或專線等有線方式接入；380V電源可通過不同運營商（移動、聯通、電信）提供的無線方式接入，也可采用通信光纜。

在并網裝置上，兼顧安全性和經濟性，融合保護、測控、電能質量監測、規約轉換、遠動功能、信息加密等功能，信息上送支持不同種類的有線方式和不同運營商提供的無線方式。

3）多層次分布式電源綜合評價：系統以實際采集的分布式電源數據為基礎開展統計分析，從電源項目評價、區域電源評價這兩個方面來實現區域分布式電源的整體評價，為相關人員提供決策依據。

4）多方位分布式電源運行狀態監視：系統以地理圖、電氣主接線圖、系統圖、發電廠圖、列表等多種方式，實現并網狀態監測、實時數據監測、電能質量監測、環境參數監測、安全事件監測等功能。

5）間接預測分布式電源發電功率：系統采用間接預測方式，根據裝機容量、位置分布、氣象（溫度、風速、光照強度）、發電量等歷史數據，分析發電功率與各種相關因素之間的關系，研究發電功率變化規律，通過多維信息人工神經網絡算法較好地實現了對超短期和短期發電功率的科學預測。

6）多點外推預測分布式電源負荷：系統以負荷、社會、經濟、氣象、行業特征、消費習慣等歷史數據為基礎，分析影響因子（尤其是氣象因素、日天氣類型與負荷）的關系，采用基于經驗日局部校正的多點外推算法，實現了基礎數據的校驗與修正、多種預測方法組合、預測結果修正、數據查詢與瀏覽等多項功能，較準確地實現了分布式電源的短期負荷預測和超短期負荷預測。

7）多樣化的協調控制：大規模分布式電源并網后，以系統獲取的分布式發電單元數據為基礎，建立含多約束、多目標協調優化的綜合優化模型，在滿足配電網潮流約束、節點電壓約束、關口交換功率約束、分布式電源有功出力約束等多重約束的條件下，尋求區域最佳的實時優化控制策略和技術方案，實現分布式電源有功出力最大化，提高分布式電源發電的利用率。

8）自動調節無功出力：系統與傳統的無功調節手段相結合，建立分布式電源的無功優化控制數學模型，在線分析區域分布式發電單元的相關數據，計算分布式電源出力及傳統的無功調節設備對節點電壓的靈敏度，優先選擇靈敏度最大的節點進行調節，必要時可輔助調節有功功率，快速有效地對電壓進行控制。系統通過就地及遠方模式對無功功率進行調節，控制分布式電源并網點電壓、逆變器無功功率輸出；通過開環及閉環模式對有功功率進行調節，優化分布式電源發電出力。

2.2系統的人力資源保障

在嘉興市人民政府的大力支持下，國網嘉興供電公司加大人了財力和物力的投入力度，公司領導親自掛帥，協同調控中心、運檢部、營銷部、信通公司、各縣級單位以及政府氣象局、通信服務公司（移動、聯通、電信）、相關廠家、分布式電源用戶，著力開展嘉興區域分布式電源智能調控系統的建設和深化應用拓展，全面服務于分布式電源的接入和精益化管理。圖2為系統建設的組織機構圖。

圖2　系統建設組織機構圖

3　系統的效益

1）實現區域內分布式電源的統一調控和運營：系統成為浙江省首套區域新能源調控系統，標志著浙江省新能源技術支持服務能力實現了質的飛躍。系統以分布式電源的直送數據為基礎，結合其他系統的接口數據，建立了數據和經濟分析模型來服務于電力公司，為規劃、調度、檢修、設計等關鍵業務提供堅強的技術支撐；服務于政府部門，為宏觀上把握產業發展進程及相關政策的精益化制訂提供準確的數據參考；服務于分布式電源業主的投資管理，為全方位獲取分布式電源發電、并網及結算、綜合評價等相關信息提供有效的查詢平臺。

圖3　系統主界面

系統實現了嘉興地區分布式電源信息全接入，包含并網點開關狀態、電壓、電流和分布式電源輸送有功、無功、發電量等相關信息，并網電源信息采集覆蓋率達到100%。截至2015年3月，嘉興分布式光伏并網容量已達379MW，為嘉興電網注入了綠色、清潔的血液。

2）信息多樣化接入，大幅降低產業投資成本：嘉興供電公司從客戶的切身利益出發，切實解決客戶最為關心的并網成本問題。引入有線、無線混合通信的方式，特別是采用不同運營商提供的無線通信服務，增加了信息接入的多樣性，節省通信成本；通過分布式電源并網接口一體化裝置，取代了傳統變電站眾多采集設備，節省采集成本。據統計，僅將光纖通信改為無線通信一項，就使客戶的通信成本下降了九成；采用分布式電源并網接口一體化裝置，為用戶節約采集成本50%以上。隨著分布式電源接入數量的迅速增長，系統的經濟效益將更加顯著。

3）源端維護，信息共享：①系統在滿足電力系統二次安全防護相關規定的基礎上，同時實現政府氣象局氣象系統等系統的數據交互，滿足了系統對氣象數據的要求；②與運營系統等各類管理系統數據交互，滿足各類管理系統對電源數據的應用需求；③通過隔離裝置實現與調度自動化、配網自動化等系統的數據交互，實現分布式電源的信息共享。在信息發布上，系統首次向政府部門和社會企業提供信息展示、信息定制、綜合評價服務等功能，使其各項資源得到最大程度的利用。圖4為系統信息交互的示意圖。

圖4　電源信息交互示意圖

4）高級應用發揮重要作用：①系統通過綜合評價功能，實現對分布式電源的整體評價，對分布式電源的選址、規劃、產業發展的宏觀指導等均有積極的意義；②通過全網分布式電源運行狀態的全方位監視，為電網安全運行提供重要基礎數據；③通過準確的發電預測，對于電源建設規劃的合理制定、電網運行方式和檢修計劃的合理安排、確保區域電網的安全穩定運行起到積極的作用，有效降低發電成本，保持電力系統功率平衡，提高區域電網的經濟效益和社會效益；④通過負荷預測，有效減少系統備用容量，降低用電用能費用，提高系統運行的經濟性；⑤通過協調控制，實現各種運行方式下的分布式電源全局優化運行，提高電網實時運行的經濟性和可靠性；⑥出力調節，進一步確保電能質量滿足要求，降低電網損耗。

4　結論

在系統建設過程中，嘉興公司積極謀劃，形成了在分布式電源調控系統建設和運維方面獨具特色的管理經驗，真正做到了支持分布式電源發展、、歡迎分布式電源并網、服務分布式電源用戶。目前該系統已經在嘉興地區全面推廣應用，取得了顯著效果。國家能源局、省政府領導、省公司領導多次蒞臨指導，同時吸引了南方電網公司、黑龍江省電力公司、河北省電力公司等20多家省內外單位調研學習。在2014年國家能源局組織召開的全國分布式光伏發電現場交流會上，嘉興區域分布式電源智能調控系統作了專題介紹，得到與會專家的充分肯定。

該系統的成功建設，在全國范圍內具有強烈的示范意義，有效推動了全國分布式光伏并網服務管理提升和產業發展。

Research and Practice of Intelligent Control System for Distributed Power Supply

Chen GuoenZhang LeiWang Yueqiang
（Jiaxing Power Supply Company，Jiaxing，Zhejiang314033）

Under the State Grid Corporation of China to vigorously promote distributed power grid work background，Jiaxing Power Company constructed in Zhejiang Province's first new energy region regulation system to for power companies，government departments，investment operators and electric enterprises of different user groups provide service differentiation，in improving the user satisfaction at the same time，to achieve unified control and operation of distributed generation. Jiaxing power supply company to build a distributed power intelligent control system is the first new energy regional regulation system，for other regions to carry out the unified control and operation of distributed power has a good demonstration and reference，so the National Energy Bureau，Zhejiang provincial government，Zhejiang Electric Power Corporation's leadership to guide，and attracted more than 20 provinces and units to study.

new energy； distributed power； photovoltaic； control system

陳國恩（1978-），男，浙江諸暨人，工程師，國網嘉興供電公司調控中心自動化室主任，長期從事電力調度自動化工作。