聯(lián)合發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)功能設(shè)計

宋堃 王錚

摘要：本文主要研究風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的功能設(shè)計，通過對風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的簡單介紹，提出了其特點，并針對其進行了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能設(shè)計，并根據(jù)風光儲數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視系統(tǒng)的情況，對其數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)監(jiān)視功能進行了介紹，希望通過本文的研究，能夠引起人們對風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的功能設(shè)計有所認識，促進人們重視光伏聯(lián)合發(fā)電，為我國環(huán)境保護的偉大事業(yè)奉獻力量。

關(guān)鍵詞：聯(lián)合發(fā)電；監(jiān)控系統(tǒng)；設(shè)計

前言

環(huán)境污染嚴重影響著我國和諧社會的構(gòu)建，我國政府加大了對環(huán)境污染的治理力度，因此，風能、太陽能等清潔能源得到了全國各地人民的重視，如何開發(fā)利用好新能源已經(jīng)成為國家發(fā)展戰(zhàn)略的一部分。為進一步發(fā)展風電、光伏等技術(shù)，我國在各地都投資了大量的光電聯(lián)合發(fā)電示范工程，希望通過這些儲能系統(tǒng)與風電發(fā)電的協(xié)調(diào)，能夠盡可能的節(jié)約能源，減少電力系統(tǒng)的污染，大規(guī)模的提高新能源在國家能源中的比重。

1 風光發(fā)電系統(tǒng)特點

風力發(fā)電和光伏發(fā)電與常規(guī)的發(fā)電技術(shù)相比有著明顯的不同，風力發(fā)電本身受風能的制約，而光伏發(fā)電受到太陽能的制約，這就導致整個電網(wǎng)在運行過程中會呈現(xiàn)間歇性和隨機性，對于這兩種發(fā)電情況來說，整個監(jiān)控系統(tǒng)就很難實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析的精度和遠程控制的準確行，如果沒有很好的監(jiān)控體系，就難以實現(xiàn)光伏發(fā)電和輸電設(shè)備之間的控制，如何有效的通過容量量比，儲能裝置，無功補償?shù)扰渲品椒ǎ暾膶L光發(fā)電和儲能系統(tǒng)作為一個整體考慮進去，成為當前制約風光儲發(fā)電的一個研究方向。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

風光儲聯(lián)合發(fā)電示范工程主要有以下幾個部分組成，風電場，光伏發(fā)電站、智能變電站和儲能電站，電流通過光伏發(fā)電和風電場通過變電站輸送到電網(wǎng)，儲能電站和變電站之間的電流移動是可以互相轉(zhuǎn)換的。在電流轉(zhuǎn)換的同時，風光電站、儲能電站和監(jiān)控系統(tǒng)之間的監(jiān)控測量信號和控制信號之間相互交換信息，完成對整個系統(tǒng)的監(jiān)控。聯(lián)合監(jiān)控信息可以接收各個場站的全景信息，對所有的信息進行甄別，分析和處理，最終完成控制命令，并通過系統(tǒng)下達到各個場站，實現(xiàn)風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的及時監(jiān)測，實時控制，功率預測等功能，分別對風場通信網(wǎng)關(guān)，光伏通信網(wǎng)關(guān)和儲能網(wǎng)關(guān)進行通信。

2.2 功能設(shè)計

風光聯(lián)合發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)連接著發(fā)電系統(tǒng)和上級調(diào)控系統(tǒng)，不僅要能夠為中心提供數(shù)據(jù)，還要能夠智能的為整個聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)提供分析和決策的數(shù)據(jù)。按照傳統(tǒng)模式，光伏發(fā)電監(jiān)控和儲能監(jiān)控之間無法實現(xiàn)信息共享，這就很難實現(xiàn)自動化的運營管理和維護，系統(tǒng)也難以進行精細化控制，而風光聯(lián)合儲風電監(jiān)控系統(tǒng)，則是以風光儲聯(lián)合發(fā)電作為控制中心，通過計算機智能化管理，實現(xiàn)了調(diào)節(jié)風電、光伏發(fā)電、儲能合一的現(xiàn)代化運行體制，對于風光電能來說，可以克服風光輸電的間斷性和間歇性，將實時監(jiān)測、有功控制和功率監(jiān)測實現(xiàn)調(diào)控一體化的運行。

3 風光儲數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視

數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視是實現(xiàn)新能源正常運行的基礎(chǔ)，整個風電監(jiān)視為滿足操作化的需要，實現(xiàn)了可視化監(jiān)測，提供監(jiān)測點，監(jiān)測線路，監(jiān)測設(shè)備，監(jiān)測區(qū)域和檢測系統(tǒng)的全方位監(jiān)測。

3.1 數(shù)據(jù)采集

當前對于風電和光伏發(fā)電來說，阻礙監(jiān)控系統(tǒng)進步的最主要問題是彼此互不兼容，調(diào)控中心不能及時的了解風電和光伏的運行情況，很難對其變化做出及時的響應，這必然影響光伏發(fā)電的數(shù)據(jù)分析和決策。而風光儲聯(lián)合發(fā)電將不同的廠家，不同的設(shè)備組合起來，實現(xiàn)了不同的廠家信息交互的便利性，對于不同的信息可以實現(xiàn)信息的采集和處理，消除信息交互之間的障礙，實現(xiàn)無縫對接。不僅如此，數(shù)據(jù)采集還可以有采集解析，數(shù)據(jù)處理，多源處理等管理方法，可以滿足高可靠性和高吞吐量的要求，滿足實時監(jiān)控的要求。

3.2 運行監(jiān)視分析

利用多主題的可視化技術(shù)，實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)，氣象數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的展示，根據(jù)不同的監(jiān)視方式，比如測點，設(shè)備，區(qū)域等分層監(jiān)視，能夠幫助人們快速的掌握整個設(shè)備的運行情況。測點監(jiān)視主要設(shè)置在風電機組，光伏逆變器，儲能變流器，電池組等設(shè)備狀態(tài)中，按照不同的時間段進行設(shè)置，比如年、月、日時間段，通過太陽能的分布和風速的分布情況，實現(xiàn)不同的風機組和光伏逆變器等機器的監(jiān)控，儲能單元在不同的時間段進行充電次數(shù)統(tǒng)計，分析出不同時間段的發(fā)電量大小，并對發(fā)電量進行統(tǒng)計分析，最后確定風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的運行模式，根據(jù)功率大小和裝機容量，從而確定整個統(tǒng)計周期內(nèi)實際輸出和目標輸出之間的大小偏差，最終得出較為準確的偏差數(shù)據(jù)，實現(xiàn)風光儲聯(lián)合發(fā)電的可控性和精確性。

3.3 AGC系統(tǒng)控制目標

通過該系統(tǒng)可以實現(xiàn)風能，光伏，儲能的三者互補，改善整個發(fā)電系統(tǒng)的波動性，在電量不夠時，對三者實行多能控制和協(xié)調(diào)控制，完善穩(wěn)定的控制命令，將不同的機組保證有功控制，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的可靠性。整個風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的控制目標就是實現(xiàn)不同組合在不同時間尺度下的控制目標，比如實現(xiàn)風電單獨，光電單獨，風光組合，鳳儲組合等不同組合在正常狀態(tài)或緊急狀態(tài)下的協(xié)調(diào)控制，通過協(xié)調(diào)控制，降低聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的波動性，通過AGC調(diào)度和全網(wǎng)控制策略，最終實現(xiàn)電網(wǎng)的容量可信度。

3.4 自動電壓控制

為應對風光儲聯(lián)合發(fā)電輸出能源的波動性，本系統(tǒng)在內(nèi)部設(shè)置了多種無功電源，協(xié)同控制多個風電機組，對光伏逆變器，儲能變流器等離散設(shè)備，都可以實現(xiàn)快速控制，風光儲聯(lián)合發(fā)電內(nèi)自身具有風電場，光伏電站等無功電源，控制和調(diào)動著所有的資源，系統(tǒng)中無功補償器的裝置和光伏逆變器，整體上可以提升風光儲聯(lián)合發(fā)電的穩(wěn)定性，保證風光儲發(fā)電的電壓合格，讓整個功率都能夠為電網(wǎng)提供無功調(diào)節(jié)，實現(xiàn)自動電壓控制。

4 結(jié)論

風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)是當前發(fā)電監(jiān)視技術(shù)的示范工程，通過此技術(shù)，可以實現(xiàn)風光儲聯(lián)合發(fā)電的及時性和協(xié)調(diào)性，可以有效的減小新能源發(fā)電對傳統(tǒng)電力運輸系統(tǒng)的沖擊，提高整個供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低供電成本，不僅如此，還可以提升國家電網(wǎng)的快速發(fā)展，將智能化國家電網(wǎng)和調(diào)度監(jiān)控結(jié)合起來，為整個國家電網(wǎng)事業(yè)的發(fā)展提供幫助。

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作者簡介：宋堃，1981年7月，漢族，湖北省荊州市，大學本科學士，電氣工程及其自動化方向。

王錚（1988年6月），漢族，河北省承德市，學歷大學本科，電氣工程及其自動化方向。

（作者單位：國網(wǎng)能源張家口風光儲示范電站有限公司）