摘要：贵安新区作为贵州电力体制改革试点区，为落实电力体制改革方案与能源互联网战略，建成国内一流综合能源设施智能管理中心。重点开展了综合能源系统建模、云平台的架构等构建能源互联网运行控制大数据云平台的研究。本文阐述了该研究中平台技术功能设计的主要内容。
关键词：能源互联网；控制平台;功能设计
0.前言
国家级新区贵安新区作为贵州电力体制改革试点区。改革的目标是加快新区建设、落实电力体制改革方案与能源互联网战略，统筹规划新区内所有的能源设施，在新区打造“三型一中心”的综合能源智慧管理模式，建成国内一流综合能源设施智能管理中心。依托贵安建设“智慧低碳新区”示范工程，目前已逐步建设形成了涵盖CCHP、分布式可再生能源、多类型储能设备、电动汽车等多种元素集成的综合能源系统，为构建多种能源高效利用与智能管理、可再生能源高比例接入与能效提升、市场化运营等能源互联网运行控制新体系提供了优越的物理基础条件。本研究适应这一新型综合能源系统的能源互联网运行控制与支撑技术体系，为贵安新区能源互联网示范基地建设打好基础。
1.功能需求
图1 能源互联网运行控制平台框架
经研究，贵安新区能源互联网运行控制平台框架如图1所示，主要满足以下功能需求：
1.1 能源互联网智能监控与能量管理子系统
针对能源互联网的优化调度问题，要考虑微网与微网/智能城市综合体、微网与电网间的动态耦合，以及分布式发电单元、储能单元、充电桩等新型主体的动态特性。通过建立能源互联网的数据采集与智能监控，实现电、热、冷等多能流系统的数据采集和监控功能；通过建立多种能源综合能源管理系统实现多能流联合优化运行互补协同；最终实现能源互联网的多网-多利益主体协同优化调度。
该子系统相关功能特点如下：（1）分布式资源协同管理；（2）需求侧响应；（3）智慧能源协调调度。
1.2 主配网协同的自愈与安稳控制子系统
主网配网协同，以主网中心变电站协同关联配网区域，采用能源互联网安全稳定与自愈控制三道防线新理念。第一道防线是可靠快速的就地保护与全线速动的区域保护；第二道防线是故障的自动隔离与安全稳定装置切除分布式能源；第三道防线是微网主动解列与再并网的恢复控制。
该子系统的功能特点包含：一是拓扑在线自动识别跟踪；二是主配网协同的自愈控制策略；三是不依赖外部时钟的采样同步方案。
1.3 基于大数据的态势感知与智能运维子系统
通过构建基于态势感知的能源互联网智能运维体系，实现基于态势感知的状态信息获取，提高能源互联网设备的运维质量和效率。子系统功能实现结构如图2所示。
图2 基于大数据的态势感知与智能运维功能实现
主要功能层的作用：
（1）设备层：研究基于反映设备状态特征参数；
（2）采集层/传输层：研究基于IEC61850体系的一二次设备及通信设备的状态参量的采集与建模；
（3）数据处理层：研究基于多源数据建立时间与空间两个维度的设备健康状态的相关性模型；
（4）应用层：研究基于大数据的能源互联网信息融合与状态评估方法。
1.4 基于大数据的能源互联网智慧用能子系统
基于大数据与云平台技术建立多级需求侧响应和用户能效管理系统，提升用户效益和用能效率，实现能源生产和消费的协同。
子系统功能特点如下：
（1）智慧能源。实现室内光照、温度预测建模；实现光伏出力预测模型；冷热电负荷预测综合建模；照明、充电设施智能管理；
（2）运行管理。用能设备的运行、能耗状态的态势感知；用能特性、能效提升；维护检修、故障告警、故障抢修联动；
（3）能效管理。节能、节费综合能源解决方案；储能优化配置及运行；多级需求侧响应；节能服务、提升用能体验。
2 控制平台硬件架构部署原则
能源互联网运行控制平台硬件架构的部署如图3所示。
图3 控制平台硬件架构部署图
部署的基本原则是保证网络信息的安全，对主站服务器进行安全分区部署，子站系统通过数据采集服务器接入主站系统。
部署具体位置：
（1）运行控制系统主站数据采集服务器、SCADA服务器等实时监测控制相关服务器部署在安全Ⅰ区；
（2）云计算服务器、Web服务器等管理相关的服务器部署在安全Ⅲ区；
（3）安全I区与安全Ⅲ三区通过物理隔离装置进行连接。
3 控制平台与已部署系统的兼容原则
能源互联网运行控制平台各功能模块与系统已部署的电网OS2之间的数据交互以及功能互补关系如图4所示。
图4 控制平台与已部署系统关系
该运行平台通过建立对各系统完整的模型，包括：电力系统模型、冷热系统模型、天然气管网模型、储能系统模型等，在电力系统CIM模型的基础上，进行模型扩展，实现图、模、库一体化建模，形成多种能源的模型体系，实现不同专业、不同系统间的模型交换、合并、拆分、集成。
数据集成与交互原则：（1）保证数据安全可靠，交互方式简单直接；（2）数据交互不能够影响各系统的运行情况；（3）不同类型数据，不同来源数据以及不同应用的数据做好数据库分区备份存储处理；
4. 技术指标要求
（1）大数据云平台数据覆盖范围：接入新区直管区所有35kV及以上变电站、10kV开关站、开闭所等；所有配网自动化终端、TTU、故障指示器及计量设备数据；
（2）日前负荷预测精度≧95%，日前新能源功率预测精度≧85%；
（3）安稳与自愈控制系统：配网相间故障保护出口≦100ms，单相接地故障保护出口≦300ms；非故障段配网自愈时间≦60s；
（4）供电可靠性：提升70%（同比2017年水平）；
（5）设备风险感知预测准确率95%。
5. 结束语
通过本研究成果的实施，在能源互联网运行控制平台投运之后，在可大幅提高综合能源利用率和可再生能源的消纳能力，发挥负荷侧的可调控能力，提高设备利用率，实现能量的优化配置，降低系统能源供应和使用的边际成本，提升系统的安全可靠运行水平。
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作者简介：姚璐（1988-），女，本科，工程师。主要从事电网运行与控制工作。
工作单位：贵州电网有限责任公司贵安供电局。
论文作者:姚璐,赵维兴,宁楠,谢威,廖清阳
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/24
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