基于J2EE的多源发电计划协调编制系统

王梦娇，陈洪涛，梁 岩，侯凤春

(1.哈尔滨理工大学，哈尔滨 150080；2.国网松原供电公司，吉林 松原 131200)

近年来，新能源与可再生能源蓬勃发展、坚强智能电网的建设、节能减排战略的实施、大范围能源资源优化配置需求以及电力监管体系的完善都对电网发展提出了新的要求[1-2]。智能电网调度发电计划担负着电网运行分析、趋势预测以及应急预案设计等任务，然而，传统发电计划系统[3]只能进行简单的数据上报工作，没有数据筛选、检验功能，另外缺乏统一的数据接入和数据校验机制、各能源发电计划数据监视等功能及数据一体化评估与考核的系统，迫切需要研究能够适应新形势新变化的先进技术。

本文依托智能电网调度控制系统(D5000)，基于J2EE技术构建多源发电计划协调编制系统架构，设计四种应用软件系统功能，分别对四种应用软件系统功能进行深入研究，最后以松原地区吉林晶科光伏作为示范应用，对系统功能进行测试。

1 系统总体设计

1.1 系统构架设计

本文采用J2EE作为技术构架，软件构架层次结构为客户层、表现层、业务层、集成层和系统平台，见图1。采用XML技术解析语法，可以从不同开发程序、不同运行环境获得所需数据。采用Oracle数据库，可从D5000平台获取监控和数据采集(supervisory control and data acquisition，SCADA)数据。采用Web Service技术可将多种功能模块整合在一起，实现无缝集成。

图1 系统总体架构

1.2 系统应用层次设计

本文设计的应用软件系统功能包括数据申报与信息发布模块、新能源消纳分析模块、监控分析模块、考核评估模块，图2为系统的层次结构图，“OS”为操作系统。

图2 系统层次结构

2 系统各功能模块设计

2.1 数据申报与信息发布模块

多源发电计划数据申报与信息发布模块应在发电与用电之间实现平衡[4-8]，保持电网运行的稳定性，这就需要电力资源可以实现统一调度。通过多级协同电网实时监控、预警、控制系统的实施，实现高压电网实时信息呈现，建立起广域的信息控制系统，适时调整。通过故障定位系统、电网安全校核系统、电网预警系统、电能量采集系统四位一体的配合，及时发现问题，处理问题，统一调度，实现电网的安全稳定运行[9-12]。

通过发电计划数据综合校验对数据进行校验，可以有效预防重要数据的丢失，保证计划数据的正常。发电计划数据综合校验方法的原理是通过数据之间的相互矛盾来反映数据问题，数据校验功能根据设置的数据校验规则对数据进行校验，确保只有通过校验的数据才能进入到发电计划业务环节。数据接入的方式可以采用本地E文件或远程调用。提供数据接入状态监视及数据的查询编辑，通过直观的图形化方式展示数据的接入状态，提供多种灵活、方便的手段对接入数据进行查询编辑。数据综合校验方法的流程见图3。

图3 数据校验流程

2.2 新能源消纳分析模块

新能源消纳能力的重要指标是待消纳占比[13-15]，可衡量系统的现状出力与理论最优的接近程度，是对系统消纳能力的定量评估，其公式为：

α=(Cth-Cr)/Cr

(1)

式中：α为待消纳占比；Cth为理论最优电量；Cr为实际消纳电量。

α的正负对应新能源消纳裕量和过剩，α的绝对值越小，消纳能力越强。Cth是指新能源机组最优出力下的发电量，主要与当地经济、特性有关，而实际消纳电量与消纳能力、消纳现状有关。

通过定量评估消纳能力，对系统允许消纳的装机容量和发电量做较为精准的定量计算，为新能源机组定容提供最优解，可使新能源机组出力尽量足、耗量尽量低、利润尽量高。基于待消纳占比指标，提出新能源消纳能力评估流程(见图4)。

图4 新能源消纳能力评估流程

2.3 监控分析模块

监控分析功能模块首先通过整合松原地区所有电厂的发电基础数据库，并对数据进行监控分析，监控电厂发电量[16-17]。监控分析功能模块主要分为三部分：发电量曲线监控、发电量偏差监控、日志管理。发电量曲线监控是将电厂每日、每月电量曲线与上报地调发电计划对比、实时监控，确保电厂发电量与计划相符；发电量偏差监控是监控电厂发电量偏低、发电量异常等情况；日志管理是将以上这些信息写入日志当中。

2.4 考核评估模块

智能化多源发电计划执行考核流程主要包括：从新能源消纳分析模块获取新能源预测信息[18-19]，从实时监控模块获取电厂发电量数据，从调度获取电厂计划发电数据，从生产运行应用获取设备运行和电网运行信息，对发电企业发电计划准确性、发电计划执行情况、新能源预测功率准确性进行考核和评估分析，并将考核评估分析结果向发电企业发布。该模块还可以提供运行指标分析、月度和年度运行报告和安全分析、生产流程分析的综合展示。

3 系统验证与效益分析

3.1 系统验证

基于J2EE的多源发电计划协调编制系统管理界面包括用户登录、系统应用功能、厂站分布、团队介绍、合作需求五个部分组成。

系统的功能测试目的是为了验证系统是否达到设计时的要求，系统通过测试用例来验证各项性能的达标情况。下面分别以吉林晶科光伏的监控分析模块和考核评估模块为例进行功能展示。

监控分析模块功能展示，通过系统管理员提供账号登陆该系统，查询电厂名称，进入监控分析模块，选择日志查询功能，输入日志查询时间范围，可看到共有四条日志记录，详细说明晶科光伏发电计划情况，并且具有实时监控功能。吉林晶科光伏2018年7月考核情况，共有8项考核内容：发电计划曲线考核；发电量偏差考核；新能源消纳能力考核；非计划停电临检考核；安全管理考核；调度管理考核；技术指导和管理考核；检修管理考核。它可直观清晰地展示考核结果：发电计划曲线考核3次越限，5次偏高；发电量偏差率3.24%；新能源机组出力不足，耗量较高；其余各项考核合格。

3.2 效益分析

应用该系统编制地区电网发电计划，以松原地区吉林晶科光伏为例，2018年1月，月计划与实际发电量分别为4.215×107kW·h和3.929×107kW·h，与计划偏差6.79%。新系统投入使用后，2018年10月，月计划发电量4.783×107kW·h，月实际发电量4.697×107kW·h，与计划偏差1.80%，大大提高了发电计划准确性，有效规避实时调度运行风险。

该系统已在松原地区4座电厂投入使用，可解决数据质量差、需要人工查找数据异常等问题；每座220kV电站预估经济效益约1.8×105元/年，每座66kV电站预估经济效益约1.2×105元/年，可确保电网安全经济运行，最大限度地实现电力行业的节能减排。

4 结束语

基于J2EE多源发电计划协调编制系统采用较为简单的规则推理机制，实现比较容易。该系统建成后可实现省、地、县公司三级发电计划统一管理、统一调度、统一访问，为吉林省各级调度管理人员打通数据壁垒，提供精准的信息化服务。通过对数据申报与信息发布模块、新能源消纳分析模块、监控分析模块、考核评估模块的研究，实现多源电厂发电计划精准上报、发电量在线监视及发电计划考核评估等功能，有效解决发电计划信息不畅、数据异常、消纳占比偏高等问题，现已形成完备技术体系，具有通用性、可拓展性。