大型分布式光伏發(fā)電消納數(shù)據(jù)的智能調(diào)度方法研究

程虹++王偉+朱文廣++熊寧++楊為群

摘 要： 以大型分布式光伏風(fēng)電發(fā)電為對(duì)象，基于電網(wǎng)電力平衡對(duì)智能調(diào)度發(fā)電消納數(shù)據(jù)的方法進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)風(fēng)電發(fā)電在不限制風(fēng)電出力最大消納能力、限制風(fēng)電出力最大消納能力的計(jì)算，以全網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)為依據(jù)，按照光伏發(fā)電站并網(wǎng)運(yùn)行特性進(jìn)行電站接納能力評(píng)價(jià)排序、分配，從而進(jìn)行消納數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)調(diào)整。使用消納數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)度AGC模塊，通過(guò)SDH消納數(shù)據(jù)調(diào)度自動(dòng)化配置，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電消納數(shù)據(jù)的智能調(diào)度。通過(guò)AGC目標(biāo)值與實(shí)際值對(duì)比表明，在限電時(shí)段，風(fēng)電場(chǎng)總機(jī)出力AGC目標(biāo)值曲線與實(shí)際值曲線比較接近，偏差較小。智能調(diào)度方法能夠自動(dòng)準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)各風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電出力受阻時(shí)段，使風(fēng)電理論功率的計(jì)算誤差最小化。

關(guān)鍵詞： 分布式光伏發(fā)電； 消納數(shù)據(jù)； 智能調(diào)度； 風(fēng)電發(fā)電

中圖分類號(hào)： TN911.1?34； TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2017）09?0152?04

Abstract： Taking the large?scale distributed photovoltaic and wind power generation as an object， the method to schedule the power generation absorption data intelligently is studied on the basis of the power balance of the power grid. The maximum absorption capacity of the wind power output not restricted by the wind power generation， and maximum absorption capacity of the wind power output restricted by the wind power generation are calculated to evaluate， sort and distribute the substation absorption capacity according to the whole network load prediction and grid?connected operating characteristic of the photovoltaic power generation. The absorption data real?time scheduling AGC module and scheduling automatic configuration of SDH absorption data are used to realize the intelligent scheduling of the photovoltaic power generation absorption data. The comparison results of the AGC target value and actual value show that the curve of the AGC target value of the wind power plant operator output is closely approach to that of the actual value in the power supply restricted period， and its deviation is small. The intelligent dispatching method can automatically and accurately calculate the power generation output restricted time of each wind power plant to make the calculation error of the wind power theory minimum.

Keywords： distributed photovoltaic power generation； absorption data； intelligent scheduling； photovoltaic and wind power generation

0 引 言

分布式發(fā)電實(shí)質(zhì)是指利用分散資源，裝機(jī)規(guī)模小、在用戶附近布置的發(fā)電單元。光伏發(fā)電是一種分布式新能源，提供電源支撐給當(dāng)?shù)刎?fù)荷，配電網(wǎng)接入光伏電源是利用光伏的主要方式[1]。智能電網(wǎng)以電網(wǎng)基礎(chǔ)、技術(shù)支撐為體系，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)全景信息發(fā)生的故障，可適應(yīng)大型分布式電源的接入，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)高效，可實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)信息及非實(shí)時(shí)信息高度集成、利用、共享，以雙向互動(dòng)服務(wù)模式為特點(diǎn)[2?5]。在風(fēng)電場(chǎng)大規(guī)模并網(wǎng)后，對(duì)電力系統(tǒng)的間歇性與隨機(jī)性調(diào)度提出新挑戰(zhàn)，風(fēng)電場(chǎng)由于對(duì)電網(wǎng)調(diào)度能力缺乏參與，這就需要對(duì)發(fā)電消納數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)度協(xié)同調(diào)節(jié)。

風(fēng)電大規(guī)模集中并網(wǎng)帶來(lái)系統(tǒng)電壓、潮流、穩(wěn)定、調(diào)峰、電能質(zhì)量等問(wèn)題，對(duì)風(fēng)電消納能力造成了制約[6?9]。如何采用智能調(diào)度方法解決風(fēng)電消納難題，是目前風(fēng)電調(diào)度機(jī)構(gòu)非常關(guān)注的問(wèn)題[10?12]。

本文主要討論在電力調(diào)度工作中，基于電網(wǎng)電力平衡來(lái)分析消納風(fēng)電能力，計(jì)算得到的結(jié)果既可以作為安排火電機(jī)組開機(jī)方式的依據(jù)，也可以作為規(guī)劃部門的參考，可以根據(jù)電網(wǎng)消納風(fēng)電的實(shí)際能力合理制定風(fēng)電場(chǎng)的并網(wǎng)容量規(guī)劃。本文以大型分布式光伏風(fēng)電發(fā)電為對(duì)象，基于電網(wǎng)電力平衡對(duì)智能調(diào)度發(fā)電消納數(shù)據(jù)的方法進(jìn)行研究。

1 分布式光伏發(fā)電

在已經(jīng)實(shí)際投運(yùn)的風(fēng)電系統(tǒng)中，電網(wǎng)接入風(fēng)電場(chǎng)的消納方式有分布式和集中式兩種。風(fēng)電場(chǎng)容量較小，電網(wǎng)以分布式電源分散的方式進(jìn)行地區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)的接入，其消納為就地式；風(fēng)電場(chǎng)容量較大，電網(wǎng)以集中式接入高壓輸電通道，其消納為遠(yuǎn)方輸送式。分布式光伏發(fā)電實(shí)質(zhì)是通過(guò)采用光伏組件，將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換為電能，屬于一種新型的發(fā)電系統(tǒng)，其綜合利用價(jià)值高，發(fā)展前景廣闊。分布式光伏發(fā)電采用的是就近處理，因此可降低同規(guī)模光伏發(fā)電站發(fā)電量，變壓升壓過(guò)程中的能耗可大幅減少。

2 消納能力計(jì)算

2.1 消納能力計(jì)算原理

風(fēng)電消納能力受限是由電網(wǎng)輸送約束的限制造成的，要確定風(fēng)電最大消納能力、合理并網(wǎng)點(diǎn)，就必須對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷、外送極限進(jìn)行考慮，同時(shí)也要考慮電網(wǎng)潮流分布特性、電壓穩(wěn)定性，風(fēng)電機(jī)組的最大出力如下：

式中：網(wǎng)內(nèi)最大負(fù)荷用表示；省間外送極限用表示；水電機(jī)組出力用表示；火電機(jī)組最小出力用表示。

在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，選擇一個(gè)典型日，對(duì)日內(nèi)負(fù)荷、最小開機(jī)方式進(jìn)行分析。確定系統(tǒng)各潮流輸送斷面、開機(jī)方式，對(duì)電廠動(dòng)態(tài)穩(wěn)定特性、電壓穩(wěn)定性進(jìn)行分析，最后確定合適并網(wǎng)點(diǎn)，風(fēng)電消納能力計(jì)算流程圖見(jiàn)圖1。

2.2 不限制風(fēng)電出力最大消納能力

內(nèi)風(fēng)電消納能力的計(jì)算原則是完全不限制風(fēng)電出力，對(duì)于一定容量的風(fēng)電機(jī)組，在反調(diào)峰特性下采用該方法對(duì)系統(tǒng)調(diào)峰能力進(jìn)行分析。

2.4 計(jì)算流程

限制風(fēng)電年度消納能力的計(jì)算步驟如下：首先是初始數(shù)據(jù)的輸入，對(duì)風(fēng)電裝機(jī)容量初值進(jìn)行設(shè)定，計(jì)算平均負(fù)荷計(jì)算非風(fēng)電機(jī)組最小開機(jī)容量確定風(fēng)電可提供的發(fā)電負(fù)荷；對(duì)風(fēng)電全年上網(wǎng)電量、棄風(fēng)電量進(jìn)行計(jì)算；最后進(jìn)行風(fēng)電年利用小時(shí)數(shù)，非風(fēng)電電源年利用小時(shí)數(shù)，棄風(fēng)比例等指標(biāo)的計(jì)算，限制出力時(shí)風(fēng)電消納能力的計(jì)算流程見(jiàn)圖2。

3 消納數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整

以全網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)為依據(jù)，按照光伏發(fā)電站并網(wǎng)運(yùn)行特性進(jìn)行電站接納能力評(píng)價(jià)排序、分配，從而進(jìn)行消納數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)調(diào)整。基于D5000平臺(tái)，獲取同步網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⑷涨坝?jì)劃的安全校核等，依據(jù)地區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)、區(qū)域內(nèi)電場(chǎng)風(fēng)功率預(yù)測(cè)、區(qū)域內(nèi)斷面與外送斷面熱穩(wěn)極限、區(qū)域內(nèi)風(fēng)電整體接納能力，進(jìn)行風(fēng)電接納空間的計(jì)算，如果全額消納無(wú)法實(shí)現(xiàn)，按照評(píng)價(jià)排序結(jié)果優(yōu)化分配限電功率，對(duì)越限線路和斷面進(jìn)行消除。當(dāng)進(jìn)行日內(nèi)實(shí)時(shí)調(diào)度時(shí)，每15 min，風(fēng)電消納評(píng)估系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)4 h內(nèi)的消納能力、斷面越限情況進(jìn)行滾動(dòng)分析，同時(shí)進(jìn)行風(fēng)電出力過(guò)大的調(diào)整，消除風(fēng)險(xiǎn)。日內(nèi)風(fēng)電計(jì)劃直接發(fā)送到平臺(tái)的AGC模塊，模塊接到信息后下發(fā)風(fēng)電場(chǎng)執(zhí)行，為消納數(shù)據(jù)的調(diào)度提供設(shè)置控制的風(fēng)電功能，圖3為消納數(shù)據(jù)日前與日內(nèi)實(shí)時(shí)調(diào)度的AGC模塊。

4 調(diào)度自動(dòng)化配置

電網(wǎng)接入分布式光伏會(huì)對(duì)其潮流分布造成影響，這樣就增加了電網(wǎng)消納調(diào)度的復(fù)雜度，因而需要監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)電源、主配網(wǎng)運(yùn)行方式進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，并給出對(duì)調(diào)度輔助的策略分析，然后進(jìn)行調(diào)度、控制，通過(guò)通信裝置，將并網(wǎng)狀態(tài)、電流、電壓、發(fā)電量、功率因數(shù)、主斷等信息送到調(diào)度中心，將其在光伏監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行集成。分布式光伏目前大多采用SDH通信方式，配置一臺(tái)SDH光端機(jī)在光伏電站，通過(guò)光纜將通信電路接入變電站。通過(guò)485線，將光伏站設(shè)備電能表、逆變器、智能匯流箱等接入通信，然后轉(zhuǎn)換成同監(jiān)控主站相同的規(guī)約，并上傳至調(diào)度中心，如果保護(hù)裝置的通信協(xié)議與監(jiān)控主站規(guī)約一致，則可直接接入監(jiān)控主站，圖4為SDH消納數(shù)據(jù)調(diào)度自動(dòng)化方案。

5 智能調(diào)度方法評(píng)價(jià)

基于智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)，采用AGC目標(biāo)值與實(shí)際值對(duì)比，檢驗(yàn)智能調(diào)度方法的準(zhǔn)確性，對(duì)各時(shí)段采樣點(diǎn)風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際總機(jī)出力進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，通過(guò)與AGC目標(biāo)曲線的偏差，判定該時(shí)刻是否處于限電時(shí)段，當(dāng)兩者數(shù)值具有非常高的吻合度時(shí)，偏差接近0的點(diǎn)為限電時(shí)段；當(dāng)兩者數(shù)值具有較低的吻合度時(shí)，為非限電時(shí)段。智能調(diào)度AGC目標(biāo)值與實(shí)際值的對(duì)比見(jiàn)圖5。

從圖5可以看出，在限電時(shí)段，風(fēng)電場(chǎng)總機(jī)出力AGC目標(biāo)值曲線與實(shí)際值曲線比較接近，偏差較小。智能調(diào)度方法能夠自動(dòng)準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)各風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電出力受阻時(shí)段，使風(fēng)電理論功率的計(jì)算誤差最小化。

6 結(jié) 語(yǔ)

本文以大型分布式光伏風(fēng)電發(fā)電為對(duì)象，基于電網(wǎng)電力平衡對(duì)智能調(diào)度發(fā)電消納數(shù)據(jù)的方法進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)風(fēng)電發(fā)電在不限制風(fēng)電出力最大消納能力、限制風(fēng)電出力最大消納能力的計(jì)算，以全網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)為依據(jù)，按照光伏發(fā)電站并網(wǎng)運(yùn)行特性進(jìn)行電站接納能力評(píng)價(jià)排序、分配，從而進(jìn)行消納數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)調(diào)整，使用消納數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)度AGC模塊，通過(guò)SDH消納數(shù)據(jù)調(diào)度自動(dòng)化配置，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電消納數(shù)據(jù)的智能調(diào)度，通過(guò)AGC目標(biāo)值與實(shí)際值對(duì)比表明，在限電時(shí)段，風(fēng)電場(chǎng)總機(jī)出力AGC目標(biāo)值曲線與實(shí)際值曲線比較接近，偏差較小。智能調(diào)度方法能夠自動(dòng)準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)各風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電出力受阻時(shí)段，使風(fēng)電理論功率的計(jì)算誤差最小化。

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