新能源調度系統(tǒng)的建設必要性及組成

何光層

摘要：可持續(xù)發(fā)展理念不斷深化背景下，電網中接入的新能源越來越多，其對于電網運行產生的影響不容忽視。從保證電網穩(wěn)定可靠運行的角度，電力技術人員應該重視對于新能源場站的調度管理工作。本文從新能源調度系統(tǒng)建設的必要性出發(fā)，就其系統(tǒng)構成和設計進行了分析，希望能夠幫助電力工作人員解決新能源電站的調度管理問題，切實保障電力系統(tǒng)的運行安全。

關鍵詞：新能源；調度系統(tǒng)；必要性；組成

前言

最近幾年，科學技術的發(fā)展帶動了新能源的爆炸式增長，風電和光伏電站的大規(guī)模并網，雖然有效解決了電能供應緊張的問題，但是也對電網運行安全造成了一定影響。很多地區(qū)在新能源電站建設的過程中，并沒有制定科學合理的規(guī)劃方案，導致其配套輸出通道不足，網架結構不完善，對電網消納新能源的能力形成了制約。基于此，需要建設新能源調度系統(tǒng)，做好有效的調度管理工作。

1.新能源調度系統(tǒng)建設的必要性

新能源調度的主要目的，是為了最大限度的保障新能源消納，實現電網的穩(wěn)定安全運行，可以將其看作是電網調度的一部分，能夠將場站眾多同時存在較強波動性的新能源進行精細化管理，為電網的調度工作提供可靠的技術支持。

建設新能源調度系統(tǒng)的必要新主要體現在幾個方面：首先，是新能源產業(yè)健康發(fā)展的要求。可持續(xù)發(fā)展背景下，新能源是電力產業(yè)發(fā)展的主要方向，而想要保證新能源的健康發(fā)展，就必須對其中存在的問題進行解決。就目前而言，新能源發(fā)電企業(yè)眾多，不同企業(yè)在裝機容量、管理水平以及發(fā)電可靠性等方面存在一定差異，單純依靠現有的技術手段，很難實現對于新能源的有效調度，加上風電、光伏發(fā)電等的爆炸式增長，原本相對薄弱的網架結構影響了新能源電量的有效傳輸，如果不能采取有效的調度管理措施，必然會對新能源發(fā)電的效益產生影響；其次，是保證區(qū)域電網安全運行的需求。大規(guī)模新能源的接入，必然會給現有的電網系統(tǒng)造成一定影響，引發(fā)一些新的問題，如調峰問題、頻率波動問題等，大規(guī)模新能源集中發(fā)電時，可能會導致并網點附近多個輸送斷面的潮流出現重載問題，從而直接影響區(qū)域電網調頻、聯絡線控制以及電能質量，建設相應的新能源調度系統(tǒng)，實現對新能源的有效調度和管理，能夠提升新能源調度的效果，切實保證區(qū)域電網的安全運行；然后，是調度部門實現新能源管控的要求[1]。就目前來看，很多新能源電廠的調度采用的都是粗放模式，缺乏實時調節(jié)能力，最近幾年，伴隨著新能源規(guī)模的增長，電網實時調度的難度也在不斷增長，構建相應的新能源調度系統(tǒng)，能夠幫助電網調度部門減輕工作壓力，實現新能源的可視化管理，也可以為新能源和常規(guī)能源的協調控制提供良好支撐，能夠有效滿足電網調度部門對于新能源調度管控的現實需求。

2.新能源調度系統(tǒng)的組成及設計

2.1系統(tǒng)組成

參照智能電網技術支持系統(tǒng)，在針對新能源調度系統(tǒng)進行建設的過程中，應該首先對其總體結構進行明確。新能源調度系統(tǒng)的組成主要分為三部分，一是新能源電站綜合通信管理終端，二是廠站功率預測平臺，三是主站系統(tǒng)，具體如圖1所示。

其中，主站系統(tǒng)設置在調度中心，包含了信息采集與監(jiān)控、新能源預測、新能源發(fā)電計劃以及在線統(tǒng)計分析等，電站實時控制系統(tǒng)可以在SCADA/EMS系統(tǒng)中進行部署。在主站系統(tǒng)中，信息的采集和監(jiān)控模塊可以針對設備運行信息進行采集、處理和分析，可以自動生成相應的監(jiān)控圖表，也可以在發(fā)現異常時提交報警信息；新能源預測模塊可以結合信息采集與監(jiān)控模塊提供的數據信息，運用相應的預測分析模型，計算出短期或者超短期功率預測曲線，為調度管理工作提供參照；新能源發(fā)電計劃則可以根據相應的數據信息和預測分析結果，經對比計算后，得到最佳的新能源發(fā)電計劃。在實際運作中，主站系統(tǒng)會將功率預測結果以及采集到的各種數據信息發(fā)送給SCADA/EMS系統(tǒng)，并從系統(tǒng)中獲取相應的控制指令，將調節(jié)命令和發(fā)電計劃下達給新能源電站[2]。

一般情況下，會在新能源電站現場安裝綜合通信管理終端，使得終端設備能夠從現場監(jiān)控系統(tǒng)、無功補償設施等方面獲取相應的數據信息，工作人員可以根據實際需求，設定相應的采樣周期，定期將采集到的實時信息存儲到終端設備中，形成歷史數據積累，也可以通過相應的調度傳輸網絡，將實時數據和歷史數據傳輸到主站系統(tǒng)中，在獲得主站反饋的調度指令后，對監(jiān)控系統(tǒng)進行遠程控制及調節(jié)。不僅如此，被設置在電站側的功率預測系統(tǒng)還可以接受主站或者當地氣象部門發(fā)送的氣象預報信息，將本地功率預測結果上傳后，方便工作人員及時做好調度工作。

2.2系統(tǒng)設計

2.2.1功能設計

（1）新能源廠站運行檢測功能：運行檢測包含了兩個方面的內容，一方面是實時監(jiān)視，主要是配合相應的動態(tài)數據、餅圖、柱圖以及可視化全景展示等技術手段，逐步實現從單機到全網的層次化在線監(jiān)視，幫助工作人員掌握各種設備的實時運行狀態(tài)，及時發(fā)現設備在運行中存在的不足和問題，確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性。另一方面則是運行分析，可以針對新能源的資源狀況（風力、太陽輻射等）、處理特性、調峰特性等關鍵指標開展有效的統(tǒng)計分析，系統(tǒng)本身能夠提供人機交互查詢展示截面，將各類信息通過曲線、報表及圖譜等展示出來。

（2）新能源功率預測功能：其本身能夠利用基礎地理信息、天氣預報信息、廠站觀測信息等，配合專業(yè)的統(tǒng)計預測分析模型，實現對于廠站功率、氣象信息等相關數據的整理和分析，自動輸出相應的預測信數據，方便電站管理人員對新能源電站的全面分析。新能源功率預測如果從時間尺度劃分，包括了短期預測和超短期預測，如果從功能設計劃分，則包括了功率預測、功率預測查詢、上報預測功率采集等模塊。以功率預測模塊為例，能夠實現對于光伏電站以及風電場的短期和超短期功率預測，在針對短期預測模型進行選擇時，需要依照實際情況確定，如果電站本身并網時間較長，則可以優(yōu)先采用統(tǒng)計方法，構建起相應的功率預測模型，而如果新能源電站屬于新建電站，并網時間較短，因為缺乏歷史功率數據積累，在構建短期功率預測模型的過程中，則應該采用物理方法，同時運用基于時間序列分析的方法，構建起超短期功率預測模型[3]。功率預測模塊小實現的功能有很多，一是能夠對單個電站、局部區(qū)域乃至整個調度管轄區(qū)域的功率進行準確預測；二是可以通過短期預測，對新能源電站次日0點到24點的出力曲線進行預測，時間分辨率可以設定為15min；三是通過超短期預測，能夠完成對所有新能源電站未來4h出力曲線的滾動預測，時間分辨率同樣為15min；四是配合相應的智能電網平臺，可以將每一個新能源電站的短期及超短期功率預測曲線、計劃曲線和實際功率曲線等在人機界面上顯示出來。

（3）新能源有功自動控制功能：將理論出力、功率預測和AGC控制策略作為基礎和前提，在充分強調可靠性、安全新和經濟性的情況下，調度人員可以從新能源廠站本身的發(fā)電特性及調度控制需求出發(fā)，設計多樣化的控制模型，并針對不同模型，采取相應的分配策略，如人工優(yōu)先級、電量完成率優(yōu)先、利用小時數優(yōu)先等，一次來實現對于單場站、多場站和區(qū)域集群有功功率的控制。

（4）新能源調度評價功能：新能源的調度評價，主要是以新能源調度和調度管理相關數據為支撐，針對整個新能源調度的流程進行評價，結合實際情況給出有效的量化指標，包括功率預測評價、實時運行評價等。

2.2.2安全設計

依照《電力二次系統(tǒng)安全防護規(guī)定》以及《全國電力二次系統(tǒng)安全防護總體框架》的要求，應該將系統(tǒng)所有功能部署在相應的安全分區(qū)內，一般情況下，信息采集和監(jiān)控、實時控制功能會被設置在安全Ⅰ區(qū)，新能源預測、新能源發(fā)電計劃以及在線統(tǒng)計分析等功能會被設置在安全Ⅱ區(qū)，氣象信息接收模塊存在于安全Ⅲ區(qū)，可以將從外部網絡中獲取的天氣預報信息發(fā)送到安全Ⅱ區(qū)，為新能源預測提供數據支持[4]。

3.結語

總而言之，新時期，伴隨著科學技術的飛速發(fā)展，新能源在電網中呈現出了爆炸性增長的趨勢，做好新能源調度管理工作也就顯得非常重要。構建相應的新能源調度系統(tǒng)，可以提升數據采集和數據分析的效率，方便調度人員針對新能源電站進行有效調度管理，制定更加合理的發(fā)電計劃，以此來避免不必要的能源損失，實現電網系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運行。

參考文獻：

[1]張正中.新能源并網調度支持系統(tǒng)廠站側研究[D].華北電力大學，2013.

[2]汪曉彤，王雙，陳璐.淺談合肥地區(qū)新能源調度技術支撐平臺建設構想[J].科技創(chuàng)新應用，2016，（28）：30-31.

[3]何欣，李紅文，薛鑫.基于新能源消納的甘肅電網市場化調度系統(tǒng)建設研究[J].電工電氣，2018，（6）：58-61，68.

[4]辛耀中，石俊杰，高宗和，等.智能電網調度控制系統(tǒng)現狀與技術展望[J].電力系統(tǒng)自動化，2015，（1）：2-8.