联合发电监控系统功能设计

宋堃 王铮

摘要：本文主要研究风光储联合发电系统的功能设计，通过对风光储联合发电系统的简单介绍，提出了其特点，并针对其进行了系统的结构设计和功能设计，并根据风光储数据采集和监视系统的情况，对其数据采集和系统监视功能进行了介绍，希望通过本文的研究，能够引起人们对风光储联合发电系统的功能设计有所认识，促进人们重视光伏联合发电，为我国环境保护的伟大事业奉献力量。

关键词：联合发电；监控系统；设计

前言

环境污染严重影响着我国和谐社会的构建，我国政府加大了对环境污染的治理力度，因此，风能、太阳能等清洁能源得到了全国各地人民的重视，如何开发利用好新能源已经成为国家发展战略的一部分。为进一步发展风电、光伏等技术，我国在各地都投资了大量的光电联合发电示范工程，希望通过这些储能系统与风电发电的协调，能够尽可能的节约能源，减少电力系统的污染，大规模的提高新能源在国家能源中的比重。

1 风光发电系统特点

风力发电和光伏发电与常规的发电技术相比有着明显的不同，风力发电本身受风能的制约，而光伏发电受到太阳能的制约，这就导致整个电网在运行过程中会呈现间歇性和随机性，对于这两种发电情况来说，整个监控系统就很难实现数据分析的精度和远程控制的准确行，如果没有很好的监控体系，就难以实现光伏发电和输电设备之间的控制，如何有效的通过容量量比，储能装置，无功补偿等配制方法，完整的将风光发电和储能系统作为一个整体考虑进去，成为当前制约风光储发电的一个研究方向。

2 系统功能设计

2.1 系统结构

风光储联合发电示范工程主要有以下几个部分组成，风电场，光伏发电站、智能变电站和储能电站，电流通过光伏发电和风电场通过变电站输送到电网，储能电站和变电站之间的电流移动是可以互相转换的。在电流转换的同时，风光电站、储能电站和监控系统之间的监控测量信号和控制信号之间相互交换信息，完成对整个系统的监控。联合监控信息可以接收各个场站的全景信息，对所有的信息进行甄别，分析和处理，最终完成控制命令，并通过系统下达到各个场站，实现风光储联合发电系统的及时监测，实时控制，功率预测等功能，分别对风场通信网关，光伏通信网关和储能网关进行通信。

2.2 功能设计

风光联合发电监控系统连接着发电系统和上级调控系统，不仅要能够为中心提供数据，还要能够智能的为整个联合发电系统提供分析和决策的数据。按照传统模式，光伏发电监控和储能监控之间无法实现信息共享，这就很难实现自动化的运营管理和维护，系统也难以进行精细化控制，而风光联合储风电监控系统，则是以风光储联合发电作为控制中心，通过计算机智能化管理，实现了调节风电、光伏发电、储能合一的现代化运行体制，对于风光电能来说，可以克服风光输电的间断性和间歇性，将实时监测、有功控制和功率监测实现调控一体化的运行。

3 风光储数据采集和监视

数据采集和监视是实现新能源正常运行的基础，整个风电监视为满足操作化的需要，实现了可视化监测，提供监测点，监测线路，监测设备，监测区域和检测系统的全方位监测。

3.1 数据采集

当前对于风电和光伏发电来说，阻碍监控系统进步的最主要问题是彼此互不兼容，调控中心不能及时的了解风电和光伏的运行情况，很难对其变化做出及时的响应，这必然影响光伏发电的数据分析和决策。而风光储联合发电将不同的厂家，不同的设备组合起来，实现了不同的厂家信息交互的便利性，对于不同的信息可以实现信息的采集和处理，消除信息交互之间的障碍，实现无缝对接。不仅如此，数据采集还可以有采集解析，数据处理，多源处理等管理方法，可以满足高可靠性和高吞吐量的要求，满足实时监控的要求。

3.2 运行监视分析

利用多主题的可视化技术，实现电力数据，气象数据等数据的展示，根据不同的监视方式，比如测点，设备，区域等分层监视，能够帮助人们快速的掌握整个设备的运行情况。测点监视主要设置在风电机组，光伏逆变器，储能变流器，电池组等设备状态中，按照不同的时间段进行设置，比如年、月、日时间段，通过太阳能的分布和风速的分布情况，实现不同的风机组和光伏逆变器等机器的监控，储能单元在不同的时间段进行充电次数统计，分析出不同时间段的发电量大小，并对发电量进行统计分析，最后确定风光储联合发电系统的运行模式，根据功率大小和装机容量，从而确定整个统计周期内实际输出和目标输出之间的大小偏差，最终得出较为准确的偏差数据，实现风光储联合发电的可控性和精确性。

3.3 AGC系统控制目标

通过该系统可以实现风能，光伏，储能的三者互补，改善整个发电系统的波动性，在电量不够时，对三者实行多能控制和协调控制，完善稳定的控制命令，将不同的机组保证有功控制，实现整个系统的可靠性。整个风光储联合发电系统的控制目标就是实现不同组合在不同时间尺度下的控制目标，比如实现风电单独，光电单独，风光组合，凤储组合等不同组合在正常状态或紧急狀态下的协调控制，通过协调控制，降低联合发电系统的波动性，通过AGC调度和全网控制策略，最终实现电网的容量可信度。

3.4 自动电压控制

为应对风光储联合发电输出能源的波动性，本系统在内部设置了多种无功电源，协同控制多个风电机组，对光伏逆变器，储能变流器等离散设备，都可以实现快速控制，风光储联合发电内自身具有风电场，光伏电站等无功电源，控制和调动着所有的资源，系统中无功补偿器的装置和光伏逆变器，整体上可以提升风光储联合发电的稳定性，保证风光储发电的电压合格，让整个功率都能够为电网提供无功调节，实现自动电压控制。

4 结论

风光储联合发电系统是当前发电监视技术的示范工程，通过此技术，可以实现风光储联合发电的及时性和协调性，可以有效的减小新能源发电对传统电力运输系统的冲击，提高整个供电系统的稳定性，降低供电成本，不仅如此，还可以提升国家电网的快速发展，将智能化国家电网和调度监控结合起来，为整个国家电网事业的发展提供帮助。

参考文献

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作者简介：宋堃，1981年7月，汉族，湖北省荆州市，大学本科学士，电气工程及其自动化方向。

王铮（1988年6月），汉族，河北省承德市，学历大学本科，电气工程及其自动化方向。

（作者单位：国网能源张家口风光储示范电站有限公司）