新能源调度系统的建设必要性及组成

何光层

摘要：可持续发展理念不断深化背景下，电网中接入的新能源越来越多，其对于电网运行产生的影响不容忽视。从保证电网稳定可靠运行的角度，电力技术人员应该重视对于新能源场站的调度管理工作。本文从新能源调度系统建设的必要性出发，就其系统构成和设计进行了分析，希望能够帮助电力工作人员解决新能源电站的调度管理问题，切实保障电力系统的运行安全。

关键词：新能源；调度系统；必要性；组成

前言

最近几年，科学技术的发展带动了新能源的爆炸式增长，风电和光伏电站的大规模并网，虽然有效解决了电能供应紧张的问题，但是也对电网运行安全造成了一定影响。很多地区在新能源电站建设的过程中，并没有制定科学合理的规划方案，导致其配套输出通道不足，网架结构不完善，对电网消纳新能源的能力形成了制约。基于此，需要建设新能源调度系统，做好有效的调度管理工作。

1.新能源调度系统建设的必要性

新能源调度的主要目的，是为了最大限度的保障新能源消纳，实现电网的稳定安全运行，可以将其看作是电网调度的一部分，能够将场站众多同时存在较强波动性的新能源进行精细化管理，为电网的调度工作提供可靠的技术支持。

建设新能源调度系统的必要新主要体现在几个方面：首先，是新能源产业健康发展的要求。可持续发展背景下，新能源是电力产业发展的主要方向，而想要保证新能源的健康发展，就必须对其中存在的问题进行解决。就目前而言，新能源发电企业众多，不同企业在装机容量、管理水平以及发电可靠性等方面存在一定差异，单纯依靠现有的技术手段，很难实现对于新能源的有效调度，加上风电、光伏发电等的爆炸式增长，原本相对薄弱的网架结构影响了新能源电量的有效传输，如果不能采取有效的调度管理措施，必然会对新能源发电的效益产生影响；其次，是保证区域电网安全运行的需求。大规模新能源的接入，必然会给现有的电网系统造成一定影响，引发一些新的问题，如调峰问题、频率波动问题等，大规模新能源集中发电时，可能会导致并网点附近多个输送断面的潮流出现重载问题，从而直接影响区域电网调频、联络线控制以及电能质量，建设相应的新能源调度系统，实现对新能源的有效调度和管理，能够提升新能源调度的效果，切实保证区域电网的安全运行；然后，是调度部门实现新能源管控的要求[1]。就目前来看，很多新能源电厂的调度采用的都是粗放模式，缺乏实时调节能力，最近几年，伴随着新能源规模的增长，电网实时调度的难度也在不断增长，构建相应的新能源调度系统，能够帮助电网调度部门减轻工作压力，实现新能源的可视化管理，也可以为新能源和常规能源的协调控制提供良好支撑，能够有效满足电网调度部门对于新能源调度管控的现实需求。

2.新能源调度系统的组成及设计

2.1系统组成

参照智能电网技术支持系统，在针对新能源调度系统进行建设的过程中，应该首先对其总体结构进行明确。新能源调度系统的组成主要分为三部分，一是新能源电站综合通信管理终端，二是厂站功率预测平台，三是主站系统，具体如图1所示。

其中，主站系统设置在调度中心，包含了信息采集与监控、新能源预测、新能源发电计划以及在线统计分析等，电站实时控制系统可以在SCADA/EMS系统中进行部署。在主站系统中，信息的采集和监控模块可以针对设备运行信息进行采集、处理和分析，可以自动生成相应的监控图表，也可以在发现异常时提交报警信息；新能源预测模块可以结合信息采集与监控模块提供的数据信息，运用相应的预测分析模型，计算出短期或者超短期功率预测曲线，为调度管理工作提供参照；新能源发电计划则可以根据相应的数据信息和预测分析结果，经对比计算后，得到最佳的新能源发电计划。在实际运作中，主站系统会将功率预测结果以及采集到的各种数据信息发送给SCADA/EMS系统，并从系统中获取相应的控制指令，将调节命令和发电计划下达给新能源电站[2]。

一般情况下，会在新能源电站现场安装综合通信管理终端，使得终端设备能够从现场监控系统、无功补偿设施等方面获取相应的数据信息，工作人员可以根据实际需求，设定相应的采样周期，定期将采集到的实时信息存储到终端设备中，形成历史数据积累，也可以通过相应的调度传输网络，将实时数据和历史数据传输到主站系统中，在获得主站反馈的调度指令后，对监控系统进行远程控制及调节。不仅如此，被设置在电站侧的功率预测系统还可以接受主站或者当地气象部门发送的气象预报信息，将本地功率预测结果上传后，方便工作人员及时做好调度工作。

2.2系统设计

2.2.1功能设计

（1）新能源厂站运行检测功能：运行检测包含了两个方面的内容，一方面是实时监视，主要是配合相应的动态数据、饼图、柱图以及可视化全景展示等技术手段，逐步实现从单机到全网的层次化在线监视，帮助工作人员掌握各种设备的实时运行状态，及时发现设备在运行中存在的不足和问题，确保系统运行的稳定性和安全性。另一方面则是运行分析，可以针对新能源的资源状况（风力、太阳辐射等）、处理特性、调峰特性等关键指标开展有效的统计分析，系统本身能够提供人机交互查询展示截面，将各类信息通过曲线、报表及图谱等展示出来。

（2）新能源功率预测功能：其本身能够利用基础地理信息、天气预报信息、厂站观测信息等，配合专业的统计预测分析模型，实现对于厂站功率、气象信息等相关数据的整理和分析，自动输出相应的预测信数据，方便电站管理人员对新能源电站的全面分析。新能源功率预测如果从时间尺度划分，包括了短期预测和超短期预测，如果从功能设计划分，则包括了功率预测、功率预测查询、上报预测功率采集等模块。以功率预测模块为例，能够实现对于光伏电站以及风电场的短期和超短期功率预测，在针对短期预测模型进行选择时，需要依照实际情况确定，如果电站本身并网时间较长，则可以优先采用统计方法，构建起相应的功率预测模型，而如果新能源电站属于新建电站，并网时间較短，因为缺乏历史功率数据积累，在构建短期功率预测模型的过程中，则应该采用物理方法，同时运用基于时间序列分析的方法，构建起超短期功率预测模型[3]。功率预测模块小实现的功能有很多，一是能够对单个电站、局部区域乃至整个调度管辖区域的功率进行准确预测；二是可以通过短期预测，对新能源电站次日0点到24点的出力曲线进行预测，时间分辨率可以设定为15min；三是通过超短期预测，能够完成对所有新能源电站未来4h出力曲线的滚动预测，时间分辨率同样为15min；四是配合相应的智能电网平台，可以将每一个新能源电站的短期及超短期功率预测曲线、计划曲线和实际功率曲线等在人机界面上显示出来。

（3）新能源有功自动控制功能：将理论出力、功率预测和AGC控制策略作为基础和前提，在充分强调可靠性、安全新和经济性的情况下，调度人员可以从新能源厂站本身的发电特性及调度控制需求出发，设计多样化的控制模型，并针对不同模型，采取相应的分配策略，如人工优先级、电量完成率优先、利用小时数优先等，一次来实现对于单场站、多场站和区域集群有功功率的控制。

（4）新能源调度评价功能：新能源的调度评价，主要是以新能源调度和调度管理相关数据为支撑，针对整个新能源调度的流程进行评价，结合实际情况给出有效的量化指标，包括功率预测评价、实时运行评价等。

2.2.2安全设计

依照《电力二次系统安全防护规定》以及《全国电力二次系统安全防护总体框架》的要求，应该将系统所有功能部署在相应的安全分区内，一般情况下，信息采集和监控、实时控制功能会被设置在安全Ⅰ区，新能源预测、新能源发电计划以及在线统计分析等功能会被设置在安全Ⅱ区，气象信息接收模块存在于安全Ⅲ区，可以将从外部网络中获取的天气预报信息发送到安全Ⅱ区，为新能源预测提供数据支持[4]。

3.结语

总而言之，新时期，伴随着科学技术的飞速发展，新能源在电网中呈现出了爆炸性增长的趋势，做好新能源调度管理工作也就显得非常重要。构建相应的新能源调度系统，可以提升数据采集和数据分析的效率，方便调度人员针对新能源电站进行有效调度管理，制定更加合理的发电计划，以此来避免不必要的能源损失，实现电网系统的稳定安全运行。

参考文献：

[1]张正中.新能源并网调度支持系统厂站侧研究[D].华北电力大学，2013.

[2]汪晓彤，王双，陈璐.浅谈合肥地区新能源调度技术支撑平台建设构想[J].科技创新应用，2016，（28）：30-31.

[3]何欣，李红文，薛鑫.基于新能源消纳的甘肃电网市场化调度系统建设研究[J].电工电气，2018，（6）：58-61，68.

[4]辛耀中，石俊杰，高宗和，等.智能电网调度控制系统现状与技术展望[J].电力系统自动化，2015，（1）：2-8.