(国网冀北电力有限公司 北京 102488)
摘要：基于一体化数据模型构建数据平台系统，给出新能源调度自动化系统的设计方案。采用面向服务的体系架构和企业应用集成的理念进行应用软件开发和部署，对该系统如何实现新能源发电功率预测系统、新能源自动发电控制、新能源自动电压控制、新能源场站并网电能质量监测、风光储并网控制等功能进行了介绍和探讨。
关键词：新能源调度；自动化系统；设计
0.引言
随着我国经济社会的快速发展，我国作为用电大国面临的环境污染和能源危机也日益加剧，面对能源日益枯竭的现状，除了常规发电外，在能源解决方面，人们的目光越来越投注到可再生新能源发电。在所有发电方式中，风能和太阳能由于无污染、资源丰富、蕴藏量大、取之不尽用之不竭而位居新能源发电方式的前位。其具有的高效、便利、规模化等优点加之国家政策的倾斜使得我国新能源发电由原来的小规模散式开发逐渐转向大规模集中式开发，和并网远距离输送。但是，风电场的不足和优势一样突出，由于大多数是处于电网末端的，网架也相对而言比较薄弱，造成电源结构比较单一，如果将风电大规模突然并入恐给这些地区的电网稳定性造成隐患，并且风能与常规能源发电方式存在一定差异，这些差异会对整个原有电网的电压稳定、暂态稳定、频率稳定、继电保护及电能质量产生很多影响。
新能源调度本文提出了新能源调度自动化系统的设计方案，该方案利用一体化的数据模型，基于调度集控基础数据平台实现多种电力高级应用，通过支持功率预测、自动发电控制、自动电压控制、电能质量监测、风光储并网控制等高级分析决策系统提升调度和驾驭新能源发电的能力。通过实现新能源场站全系统数据的融合，将并网新能源风电机群和光伏机群进行集中监视和控制，保证电网对多种电源的综合协调控制。
1.新能源发电功率预测系统
并网新能源场站的发电容易受到天气变化的影响,其容量和时间变化较大,对电网运行和调度会有一定影响。而在储能设备在目前不能大量投运的情况下，假如能比较准确的预测未来几小时至几天的发电情况将保证电网平稳运行，从而有助于提前计划电网运行方式安排和调度。预测系统往往采用统计方法、 物理方法以及混合方法等算法，根据预测时间尺度的不同结合对上述每一种算法的预测结果选取适当的权重进行加权平均，构成组合预测模型从而得到最终预测结果。选择权重提高预测的精度，可以采用等权平均法、最小方差法。为提高预测的准确性，系统将综合考虑各种数据信息，把影响因素全部纳入预测信息系统并建立相应的管理和优化机制。这些信息包括电站实时信息、天气预报、电站检修计划、历史数据等，分别用于数据修正、模型计算等环节，得到更加准确的预测结果。
2.新能源自动发电控制
当常规调频容量不足、电网频率偏差较大时，各控制地区可根据其区域内控制误差协调，为将系统频率及联络线交换功率维持在计划值可调节地区内的风电/光伏等新能源场站出力，辅助电网调频。调度中心以新能源发电功率预测系统考虑电网运行安全和经济约束等条件，发布的场站日前最大可能出力为基础来修正有功出力计划曲线，制定发电控制策略，通过智能通信管理终端，来下发给场站级自动有功控制系统。站控层根据光伏逆变器、风电机组等设备的控制特性和实时运行工况，在具体风电机组和光伏逆变器上，实现目标出力的优化分配和发电跟踪计划曲线调整。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.新能源自动电压控制
新能源自动电压控制（AVC）采用三级调控模式，场站级的无功电压，通过区域AVC集控站进行协调控制，区域站间的协调控制，通过调度端新能源AVC主站实现。调度端采集全网利用状态估计、最优潮流等方法无功电压实时数据，计算得出各新能源发电控制区域内的中枢母线电压指令，再下发给AVC集控站。各AVC集控站结合本区域网架结构计算得到各场站的并网母线电压控制目标，根据本区域内新能源场站的可用无功容量并下发给场站级AVC控制器执行，场站级AVC据此，将并网母线电压值维持在允许范围内。场站级AVC是1个多系统、多目标参与协调优化的控制过程，由本地升压站综合风机和光伏逆变器监控系统、自动化系统和动态无功补偿设备共同完成。场站级AVC的控制策略顺序是：先调风机、光伏逆变器的无功输出，再调节动态无功补偿设备，最后调节升压站内的固定电容器组，以及调节有载调压变压器分接头。通过实时量测电压偏差计算无功参考值进行场站级无功优化，再按一定的优化分配原则作为控制信号改变无功输出，分配到各种无功源设备上，实现新能源场站并网母线无功电压的闭环控制。
4.新能源场站并网电能质量监测
由于光伏发电、风力发电、储能系统中应用了变流器、逆变器等电力电子设备，使新能源电力并网时，产生大量谐波污染电网，各个新能源场站并网点的电能质量及时监测和分析，为后期电能质量治理和统计提供数据基础。数据统计和分析功能是电能质量监测系统最为注重的，新能源调度中心要充分考虑各新能源场站的电气接线、地理位置、联负荷与电源的基本情况，综合分析历史数据为电能质量治理提供详实的数据。
5.风光储并网控制
由于风能和太阳能具有间歇性、随机性的特点，作为独立的发电系统时，难以提供连续、稳定的功率输出，如果采取风光互补发电形成风光储联合发电系统，并加入储能装置，可以利用储能系统的充、放电性能来平滑风电、光伏功率输出的波动性，可以充分利用风能和太阳能在时间及地理上的天然互补性。结合各种能源所占比重通过分析调度区域内的新能源发电分布情况，采用风电场、光伏电站单独配置一定比例储能的调度并网模式进行调度范围内的风光储一体化并网控制，同时考虑区域储能在广域条件下，能发挥更大平滑效应的特点。其基本功能应包括：（1）以调峰能力最大、风光储功率波动最小为目标，制定最优的联合发电计划。（2）根据系统需要，采取多种处理策略，如保证能参与系统削峰填谷、储能设备使用寿命最长等。
6.结语
总之，一体化数据模型构建数据平台系统可以给出新能源调度自动化系统的设计方案。进行应用软件开发和部署要采用面向服务的体系架构和企业应用集成的理念，能与电网EMS系统实现无缝集成。其分层结构和功能组态，适用于网、省、地、集控、厂站多级监控模式和调度。
参考文献
[1]张国强，吴文传，张伯明.考虑风电接入的有功运行备用协调优化[J].电力系统自动化，2011，35（12）：15-19.
[2]王彩霞，鲁宗相.风电功率预测信息在日前机组组合中的应用[J].电力系统自动化，2011，35（7）：13-18.
[3]刘立国.我国被征地农民就业促进问题探析［Ｊ］.天津工程师范学院学报,2010（6）：62-65
[4]韩强，马进. 新能源调度自动化系统的设计［Ｊ］.浙江电力，2013（03）:59-41
[5]叶飞，宋广鹏，马发勇，米为民，王恒.调度自动化系统监视与管理的研究与实现中国电力教育2011（09）：90-91
作者简介
张宁,男,1976年9月出生,国网冀北电力有限公司检修分公司变电检修中心自动化专业班长,工程师,主要研究调度自动化。
论文作者:张宁
论文发表刊物:《电力设备》2016年第24期
论文发表时间:2017/1/16
标签：新能源论文; 场站论文; 电网论文; 电压论文; 系统论文; 电能论文; 功率论文; 《电力设备》2016年第24期论文;