基于智能电网调度控制系统基础平台的新能源优化调度

基于智能电网调度控制系统基础平台的新能源优化调度

揭海宝

（广东电网有限责任公司惠州供电局广东惠州516001）

摘要：由于中国新能源发展速度快、建设集中，受局部地区电网输送能力以及全网调峰能力等因素限制，部分地区已无法全额消纳新能源。为保证系统运行安全，必须开展新能源调度，制定新能源发电计划，以保证新能源的最大化消纳和电力系统的安全运行。本文主要探讨的就是关于智能电网调度控制系统基础平台的新能源优化调度。

关键词：智能电网；优化；新能源；平台；调度

引言：

我国早期的配电网并没有实现智能化调度，主要利用单电源来进行供电，其网络结构主要是弱环状，这种结构的配电网一旦出现问题，只有两种解决措施，一种是网络重构;另一种就是对无功电压进行优化，但是随着我国电力利一技事业的发展，很多的智能实施己经能够与配电网有机的融合起来，实现了智能调度。智能调度的主要表现就是网络、电源以及负荷二者有机的融合。

1.新能源调度的特点

中国新能源发电采用大规模集中式接入，场站数量远远大于常规电源，新能源集中接入规模大，送出问题及调度运行管理问题突出。以甘肃电网为例进行说明，甘肃全省有52座风电场、94座光伏电站，其中敦煌变电站汇集28座风电场、13座光伏电站。预计到202。年，新能源集中开发的省级电网的新能源电站数将超过500个，分布式发电系统将近万个。再加之新能源的不确定性，新能源调度优化求解及运行管理难度极大，新能源调度更加复杂，必须建设新能源调度技术支持系统，实现对新能源的优化调度。

由此可见，新能源调度是为了保证新能源最大化消纳、协助电网安全稳定运行而采用的一种有效管理手段。同时它也是电网调度的一部分，其目的是将波动性强、场站数量众多的新能源进行精细化管理，为电网调度提供技术支撑。

2.系统总体结构

智能电网调度控制系统由国家电网公司总部统一组织、集中研发，中国电力科学研究院和国网电力科学研究院等科研单位负责具体研制，各级调度控制中心参加总体设计和功能设计。总体技术路线是:立足安全性高的软硬件，采用多核计算机集群技术提高系统运行可靠性和处理能力，采用面向服务的体系结构提升系统互联能力，将原来一个调度中心内部的10余套独立的应用系统，横向集成为由一个基础平台和四大类应用构成的电网调度控制系统，如图1所示。

图1智能电网调度控制系统结构

智能电网调度控制系统在世界上首次研究并实现了满足特大电网调度需求的大电网统一建模、分布式实时数据库、实时图形远程浏览等关键技术，攻克了多级调度协同的大电网智能告警及协调控制、全网联合在线安全预警等重大技术难题。

随着智能电网调度控制系统成功开发和规模化应用，推动了电网调度控制技术的升级换代，实现了电网调度业务的“横向集成，纵向贯通”，实现了特大电网的实时监测从稳态到动态、稳定分析从离线到在线、事故处置从分散到协同、经济调度从局部到全局的重大技术进步，提高了调度机构驾驭大电网的能力、大范围资源优化配置能力以及应对重大电网故障的处理能力，保障了电网的安全、稳定、经济、环保运行。

3.基于多时间尺度的新能源协调优化调度技术

由于风电/光伏发电具有波动性和不确定性，很难准确预测，而且预测时效越长，误差越大，受目前资源模拟技术限制，其预测误差约为负荷预测误差的10倍。因此，为了提高新能源消纳比例，本文采用从年/月到日前及日内的多时间尺度协调调度方法。通过年/月度接纳能力评估，得到新能源年/月电量计划;通过日前最大接纳能力评估，协调新能源和火电计划，制定新能源出力区间计划，并实现限电优化分配;通过日内最大接纳能力评估，滚动修正计划，最大化挖掘新能源消纳空间。在多个时间尺度配合下，新能源预测带来的不确定性区间逐步减少，保证了系统安全和新能源的最大化消纳。

3.1能源年/月度电量计划制定方法

为了优化系统运行方式，在保证常规电源年度计划有效执行的基础上最大限度地争取新能源电量消纳空间，需要制定新能源年/月度电量计划。新能源年/月度计划应以年/月度新能源发电量中长期预测为基础，重构得到新能源发电时间序列，然后根据全网运行方式进行电力平衡优化，最终得到可纳入电力系统运行的计划电量。

通过制定新能源年/月度计划，可以在年/月度运行方式中预留合理的新能源接纳空间，保证年/月度计划的可执行性，同时可优化系统运行方式和检修安排，提高常规机组运行效益，对于优化新能源管理、提高电力系统新能源利用率具有重要的指导作用，对区域电网和新能源的建设也具有指导性意义。

新能源年/月度电量计划制定方法一般根据年/月度新能源电量预测结果进行确定，预留电量空间。但是，目前“三北”地区限风电成为不可避免的事实，预测的风电电量不能全部纳入平衡。因此，需要采用基于时序生产模拟的仿真方法对全年运行情况进行时序模拟。提出一种基于时序仿真的风电年度计划方法，综合考虑风电出力特性、负荷特性、机组调峰特性、电网送出能力等因素，以最大限度接纳风电为优化目标，逐时段优化全网含风电的电力平衡，建立了用于研究省级电网年度风电计划的优化模型，用于指导含风电的系统年度运行方式。

3.2新能源日前优化调度方法

新能源日前计划制定既要考虑调峰约束，又要考虑电网各个断面潮流限制约束。通过接纳能力评估，可以优化机组功率曲线，为新能源消纳让出空间，实现新能源与常规电源协调运行，提高系统运行经济性。

为满足新能源的优先消纳原则，新能源发电优化调度模型的目标函数应设置为系统内新能源的限电总功率最小。

3.3新能源日内滚动计划

日前以最大接纳新能源为优化目标，确定了日前风电计划范围和可能出现的限电时段。实时运行中，基于新能源超短期预测，对日前调度计划进行实时调整。日内滚动计划调整周期为5-15min，必须考虑所有机组的可调节能力、投入自动发电控制(AGC)运行的机组运行限制以及各断面和线路潮流约束。

4.新能源调度技术支持系统

由于新能源与常规电源运行特性有很大区别，并且常规调度系统不包含新能源调度的应用功能，因此传统调度技术支持系统已无法很好地应对大规模新能源并网给电网调度运行带来的挑战。平台上单独建立新能源调度技术支持应用。

4.1新能源调度技术支持系统应用设计

新能源调度分两个层面:电网层面和场站层面。电网层面将新能源场站作为一个整体进行管理，而场站层面以整体形式参与电网调度，对场内风电机组/光伏逆变器以及无功设备等进行局部管理，通过两方面协调配合以支撑新能源调度。

电网侧需要从全网角度出发，建立主站新能源调度技术支持应用，并与常规能源调度技术支持应用进行协调，辅助全网安全稳定运行。新能源调度技术支持应用内容又可以分为两个方面:一方面是实时运行部分，包括风电机组和风资源监测、全网功率预测、新能源调度计划、新能源实时运行风险评估;另一方面是后评价分析部分，包括弃风统计、优先调度评价、数据分析。

4.2新能源调度技术支持系统功能

平台获取全网各电源有功出力、全网用电负荷、断面各电源有功出力、断面实际值和断面限额等信息，同时从常规能源调度技术支持模块获取常规电源计划、全网开机容量、全网可调容量等信息，为新能源调度提供数据基础。

参考文献：

【1】辛耀中.米为民.蒋国栋.等.基于(CIM/E的电网调度中心应用模型信息共享方案【J】.电力系统自动化.2013,37(8):1-5.

【2】王益民.辛耀中.向力.等.调度自动化系统及数据网络的安全防护【J】.电力系统自动化.2011,25(21):5-8.