新能源調度系統的建設必要性及組成

何光層

摘要：可持續發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建設的必要性出發，就其系統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，切實保障電力系統的運行安全。

關鍵詞：新能源；調度系統；必要性；組成

前言

最近幾年，科學技術的發展帶動了新能源的爆炸式增長，風電和光伏電站的大規模并網，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。很多地區在新能源電站建設的過程中，并沒有制定科學合理的規劃方案，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，做好有效的調度管理工作。

1.新能源調度系統建設的必要性

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的必要新主要體現在幾個方面：首先，是新能源產業健康發展的要求。可持續發展背景下，新能源是電力產業發展的主要方向，而想要保證新能源的健康發展，就必須對其中存在的問題進行解決。就目前而言，新能源發電企業眾多，不同企業在裝機容量、管理水平以及發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，必然會對新能源發電的效益產生影響；其次，是保證區域電網安全運行的需求。大規模新能源的接入，必然會給現有的電網系統造成一定影響，引發一些新的問題，如調峰問題、頻率波動問題等，大規模新能源集中發電時，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，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，缺乏實時調節能力，最近幾年，伴隨著新能源規模的增長，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，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.新能源調度系統的組成及設計

2.1系統組成

參照智能電網技術支持系統，在針對新能源調度系統進行建設的過程中，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，具體如圖1所示。

其中，主站系統設置在調度中心，包含了信息采集與監控、新能源預測、新能源發電計劃以及在線統計分析等，電站實時控制系統可以在SCADA/EMS系統中進行部署。在主站系統中，信息的采集和監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控圖表，也可以在發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電計劃。在實際運作中，主站系統會將功率預測結果以及采集到的各種數據信息發送給SCADA/EMS系統，并從系統中獲取相應的控制指令，將調節命令和發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控系統、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中，在獲得主站反饋的調度指令后，對監控系統進行遠程控制及調節。不僅如此，被設置在電站側的功率預測系統還可以接受主站或者當地氣象部門發送的氣象預報信息，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，一方面是實時監視，主要是配合相應的動態數據、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視，幫助工作人員掌握各種設備的實時運行狀態，及時發現設備在運行中存在的不足和問題，確保系統運行的穩定性和安全性。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計分析，系統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，配合專業的統計預測分析模型，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，則可以優先采用統計方法，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、局部區域乃至整個調度管轄區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電特性及調度控制需求出發，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，如人工優先級、電量完成率優先、利用小時數優先等，一次來實現對于單場站、多場站和區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《電力二次系統安全防護規定》以及《全國電力二次系統安全防護總體框架》的要求，應該將系統所有功能部署在相應的安全分區內，一般情況下，信息采集和監控、實時控制功能會被設置在安全Ⅰ區，新能源預測、新能源發電計劃以及在線統計分析等功能會被設置在安全Ⅱ區，氣象信息接收模塊存在于安全Ⅲ區，可以將從外部網絡中獲取的天氣預報信息發送到安全Ⅱ區，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，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，制定更加合理的發電計劃，以此來避免不必要的能源損失，實現電網系統的穩定安全運行。

參考文獻：

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

[2]汪曉彤，王雙，陳璐.淺談合肥地區新能源調度技術支撐平臺建設構想[J].科技創新應用，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現狀與技術展望[J].電力系統自動化，2015，（1）：2-8.