淺談合肥地區(qū)新能源調度技術支撐平臺建設構想

摘 要：隨著新能源發(fā)電裝機容量的不斷增加，傳統(tǒng)調度技術支持系統(tǒng)無法很好地應對大規(guī)模間歇性新能源并網給電網調度的安全穩(wěn)定運行和供電可靠性， 文章結合合肥地區(qū)電網的特性，設計了基于新能源電網調度一體化支撐平臺的調度系統(tǒng)， 并從系統(tǒng)的總體設計、功能模塊設計和通信接口設計詳細介紹了新能源調度系統(tǒng)的設計方案，有效解決新能源電站的調度管理難題，促進了調度技術支持系統(tǒng)的發(fā)展。

關鍵詞：新能源；分布式電源；調度

1 概述

新能源產業(yè)在我國的發(fā)展十分迅速，特別是近年來分布式能源將呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長，預計到2020年，分布式光伏將達到7000萬千瓦。在此背景下，合肥地區(qū)光伏產業(yè)近年來取得了快速發(fā)展，截至2016年3月，合肥地區(qū)分布式光伏裝機規(guī)模達460MW，總量位居全國省會城市之首。

隨著新能源發(fā)電裝機容量的不斷增加，對地區(qū)電網的安全穩(wěn)定運行和供電可靠性都帶來了一系列影響，主要表現(xiàn)在：新能源發(fā)電功率波動較大，電網原有的運行方式計算和日前計劃制定方式將不再適用；新能源出力返送上級電網導致原有電壓控制和調整手段無法滿足大量新能源接入的情況；新能源發(fā)電采用大量的電力電子接口，導致的電能質量問題不容忽視。

國家電網公司在“十三五”調控規(guī)劃中將強化清潔能源調度運行管理列入了調度控制重點工作任務，任務要求加強新能源功率預測，制定新能源功率預測評估辦法，為優(yōu)化電網運行方式提供更可靠的依據；完善清潔能源基礎信息管理規(guī)范，梳理信息采集平臺系統(tǒng)，擴充完善新能源運行基礎信息，開展新能源運行特征分析和消納能力評估。

2 平臺建設總體目標

（1）研究合肥地區(qū)風光資源的時空分布特性，建設以電力通信基礎信息網為基礎的氣象監(jiān)測評估網絡，提升合肥電力公司在風光資源實時監(jiān)測和電站發(fā)電能力的評估能力。

（2）實現(xiàn)新能源廠站運行基礎數(shù)據采集、處理與轉發(fā)，實現(xiàn)新能源場站信息全景展示?；A數(shù)據包括并網點、場站內饋線及各發(fā)電單元電壓、電流功率、開關狀態(tài)等電氣信息，電站運行實時運行狀態(tài)信息，氣象信息以及功率預測信息，新能源電站電能質量監(jiān)測信息。

（3）建設合肥地區(qū)中心站側新能源發(fā)電功率預測系統(tǒng)，增強合肥地區(qū)新能源光伏和風電的發(fā)電功率預測能力，提高新能源的發(fā)電量，并進一步促進合肥地區(qū)新能源的消納水平。

（4）研究新能源調度計劃策略，結合新能源發(fā)電功率預測實現(xiàn)智能化新能源調度計劃編制功能。在網絡重構、負荷轉移時對新能源進行優(yōu)先調度，提高新能源利用率。

（5）研究新能源無功電壓控制技術，實現(xiàn)新能源調度AVC功能，挖掘新能源電站對電網無功支撐能力，提高電網電壓穩(wěn)定性。

（6）全面分析新能源電站運行數(shù)據，掌握新能源發(fā)電運行特性，強化調度對新能源電站的管理，包括電能質量考核等。

3 平臺建設方案

3.1 整體方案

合肥地區(qū)地調新能源調度技術支撐平臺以現(xiàn)有地調OPEN3000調度自動化系統(tǒng)為基礎平臺，作為地調運行控制系統(tǒng)子模塊進行部署。

新能源調度技術支撐平臺同時在信息安全1區(qū)和3區(qū)部署，1區(qū)和3區(qū)系統(tǒng)數(shù)據交互通過隔離裝置進行隔離。

1區(qū)部署新能源數(shù)據服務器、預測服務器、AVC服務器以及工作站。數(shù)據服務器用于采集、處理、存儲和轉發(fā)來自OPEN3000系統(tǒng)1區(qū)的新能源電站上送的實時數(shù)據以及天氣預報數(shù)據，與天氣預報系統(tǒng)的數(shù)據交互通過隔離裝置進行單向隔離，新能源數(shù)據轉發(fā)到省調二區(qū)新能源監(jiān)控系統(tǒng)通過防火墻縱向加密認證；預測服務器用于支持新能源發(fā)電功率預測服務；AVC服務器用于支持平臺新能源AVC控制服務，下發(fā)無功電壓控制目標；工作站用于平臺1區(qū)人機界面操作。

3區(qū)部署新能源數(shù)據服務器、應用服務器、前置服務器以及工作站。數(shù)據服務器用于鏡像1區(qū)新能源數(shù)據并與OPEN3000系統(tǒng)3區(qū)進行數(shù)據交互，接收來自前置服務器的數(shù)據；應用服務器用于支持數(shù)據分析和調度計劃服務，并提供WEB信息發(fā)布服務；前置服務器用于采集、處理通過公網接入的分布式新能源電站數(shù)據，并通過隔離設備單向隔離；工作站用于平臺3區(qū)人機界面應用展示。

3.2 新能源發(fā)電功率預測方案

合肥地區(qū)目前有30多個20MW以上的集中式光伏電站，有10座風電場建成并網發(fā)電，結合合肥地區(qū)的新能源分布情況，建設合肥地區(qū)一體化功率預測平臺，主要需要進行以下幾個方面的工作：

（1）完善氣象監(jiān)測網絡

通過調研發(fā)現(xiàn)，合肥地區(qū)的光伏電站的氣象監(jiān)測站比較簡陋，所采集的數(shù)據質量不高，而且分布式光伏組件安裝區(qū)域的氣象資源監(jiān)測能力嚴重不足。因此需要在合肥地區(qū)進行氣象資源時空特性分析研究，做氣象監(jiān)測站微觀選址，建設標桿氣象監(jiān)測站?？紤]到氣象監(jiān)測設備維護和數(shù)據網絡情況，可以優(yōu)先考慮合肥地區(qū)電網變電站，作為選址點。

（2）強化硬件基礎設施

完成合肥地區(qū)新能源一體化功率預測平臺建設，需要對合肥地區(qū)的所有新能源電廠的電廠運行數(shù)據、氣象數(shù)據的采集和傳輸，在合肥地調中心實現(xiàn)對新能源電廠運行數(shù)據、氣象數(shù)據的統(tǒng)一管理。然后，在合肥地調中心實現(xiàn)對地區(qū)氣象資源的動態(tài)預測、評估，最終實現(xiàn)對合肥地區(qū)光伏電站和風電場的功率預測，以及合肥地區(qū)供電公司區(qū)域的新能源發(fā)電的總體預測和評估。

完成這項工作，需要占用大量的計算資源和存儲資源，所以需要加強對現(xiàn)在資源的硬件升級。

3.3 平臺主要功能規(guī)劃

合肥地區(qū)地調新能源調度技術支撐平臺將在新能源廠站運行基礎數(shù)據采集與全景展示的基礎上實現(xiàn)新能源發(fā)電功率預測、新能源AVC控制、新能源運行數(shù)據分析、新能源優(yōu)先調度計劃等功能，如圖2所示：

（1）新能源信息采集與全景展示功能

能夠采集新能源廠站所有數(shù)據，實時分析并采用圖表、曲線、系統(tǒng)拓撲圖等方式全景展示。數(shù)據來源包括地調OPEN3000調度自動化系統(tǒng)一區(qū)實時數(shù)據、三區(qū)如新能源電站電能質量監(jiān)測數(shù)據，外網氣象數(shù)據等。同時具備數(shù)據共享功能，能夠將地區(qū)新能源數(shù)據上送給省調新能源監(jiān)控系統(tǒng)；能夠將地區(qū)新能源分析、統(tǒng)計數(shù)據發(fā)送給地調三區(qū)系統(tǒng)統(tǒng)一報表匯總；能夠WEB發(fā)布展示新能源數(shù)據。

（2）新能源發(fā)電功率預測功能

具有自動氣象監(jiān)測、數(shù)值預報、電站運行等多源數(shù)據的接入能力，以及海量數(shù)據融合的數(shù)據質量控制及統(tǒng)計分析能力；預測覆蓋區(qū)域為地調直調的全部新能源電站，實現(xiàn)每天2次定時發(fā)報的短期（0-72h）和每15分鐘滾動發(fā)報的超短期（15m-4h）功率預測，并具備地調全網的地區(qū)功率預測與置信區(qū)間預測功能；具有預測誤差統(tǒng)計分析及綜合評價考核功能。

（3）新能源AVC控制功能

結合短期和超短期功率預測，最大限度挖掘新能源電站無功輸出能力，就地平衡地區(qū)電網無功功率，提高電壓合格率，減少地區(qū)電網主變分接開關調節(jié)次數(shù)和電容器投切次數(shù)，降低系統(tǒng)網損，實現(xiàn)新能源電站與配電網無功電壓聯(lián)合優(yōu)化控制。

（4）新能源運行數(shù)據分析功能

對新能源廠站的運行數(shù)據進行分析，包括功率分布、年/月/日波動率、相關性分析、電能質量合格率等，全面掌握新能源運行特性，為新能源電站考核評價提供依據。通過數(shù)據挖掘，分析新能源電站功率控制性能、電網適應性等性能指標，開展新能源并網性能評估、安全性評估等業(yè)務。

（5）新能源調度計劃功能

結合新能源發(fā)電功率預測技術，基于新能源并網性能評估結果確定各新能源電站優(yōu)先調度排序，在網絡重構、負荷轉移時優(yōu)先調度新能源，提高新能源利用率。

4 結論與展望

文章提出了以原有OPEN3000調度自動化平臺為基礎，建立含實時監(jiān)控、光伏和風力功率預測、運行方式支撐、調度計劃制定、運行評估和分析等方面的新能源調度技術支撐體系，服務接入合肥地區(qū)電網的新能源調度管理和控制，為合肥地區(qū)電網的運行優(yōu)化和生產經營提供技術支撐手段，能夠給予電網可靠運行提供理論數(shù)據，實現(xiàn)全數(shù)據、透明化、開放性的分布式電源的管理工作。

此方案的關鍵技術指標在于對于平臺中新能源發(fā)電功率預測功能，預測的準確性對電網調度會有較大影響，因此，需要對預測算法做不斷的修正，尤其是對于復雜天氣預測來說，出力預測結果與實際結果存在一定誤差，需不斷完善預測算法模型。

參考文獻

[1]陸煒.杭州地調新能源運營監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].華北電力大學，2015.