楊學(xué)偉

楚雄風(fēng)光水互補協(xié)調(diào)運行及新能源建設(shè)運行管理初探

楊學(xué)偉

（楚雄水電開發(fā)有限公司，云南 楚雄 675000）

在分析了楚雄地區(qū)風(fēng)、光、水資源特性及發(fā)電特性后，證明楚雄短中長期互補是可行的。然后提出實時分組風(fēng)光水互補概念、分組策略及軟件實現(xiàn)，并介紹了風(fēng)光水互補控制策略。在短期風(fēng)光水互補中，提出電站群日計劃曲線制作方法和調(diào)度給定發(fā)電計劃下的最大效益模型；中長期風(fēng)光水互補中，側(cè)重資源的互補性，在天氣預(yù)報和多年經(jīng)驗基礎(chǔ)上，以發(fā)電量最大為目標(biāo)，制作中長期發(fā)電計劃。文章還對風(fēng)、光新能源的建設(shè)、運行管理經(jīng)驗進行探討。

風(fēng)光水互補；控制策略；互補模型；建設(shè)運行

1　概述

近年來新能源大規(guī)模發(fā)展，但由于風(fēng)、光受天氣影響大，以及晝夜、季節(jié)、天氣等因素的變化，造成出力具有隨機性、波動性、間歇性，單獨供電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟性較差，即便是互補系統(tǒng)也需配備大容量的儲能裝置，對電網(wǎng)影響比較大，其電能質(zhì)量對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行產(chǎn)生一定的影響。水電機組具有啟動迅速、調(diào)節(jié)靈活、負荷響應(yīng)快等特點，對風(fēng)光電站出力變化進行快速補償調(diào)節(jié)，優(yōu)化電能質(zhì)量，以滿足電網(wǎng)對頻率、電壓的質(zhì)量要求，為此，不少學(xué)者提出了將水電與風(fēng)、光發(fā)電進行互補開發(fā)，不僅能夠彌補單一資源的不足，還能提高系統(tǒng)供電可靠性和經(jīng)濟性。

國內(nèi)外對多種可再生能源互補開發(fā)應(yīng)用進行了一定的研究。一些學(xué)者針對經(jīng)濟性、可靠性和環(huán)保性，進行了相關(guān)優(yōu)化設(shè)計和研究。有文獻針對農(nóng)村水電與光伏混合利用這一模式，設(shè)計了一種互補型的混合發(fā)電系統(tǒng)；有文獻提出了一種孤島型風(fēng)光沼可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。一些學(xué)者從功率控制和能量管理的角度，對互補發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行進行了研究。另有文獻考慮多個約束條件，以經(jīng)濟性最優(yōu)為目標(biāo)，建立了孤島運行的容量優(yōu)化配置模型，采用遺傳算法進行求解。還有文獻提出獨立和并網(wǎng)運行調(diào)度策略，然后考慮供電可靠性和蓄水庫水量平衡等約束，建立了以全壽命周期成本最小為目標(biāo)的優(yōu)化配置模型，采用改進遺傳算法進行求解。這些研究成果主要是側(cè)重于互補發(fā)電系統(tǒng)的方案設(shè)計，并且大多數(shù)只是針對孤島運行，缺乏對并網(wǎng)運行、供電可靠性和調(diào)度策略等方面的考慮和研究，實際應(yīng)用較少，更無風(fēng)光水的互補應(yīng)用先例。楚雄集控對風(fēng)光水互補進行了一系列有益的嘗試。

云南楚雄風(fēng)光水互補集控中心通過建設(shè)發(fā)電集控優(yōu)化調(diào)度中心實現(xiàn)對電站的遠程控制和值班，該集控中心包含打掛山、大荒山、仙人洞、老青山、青苔坡5個風(fēng)電場，共748.5MW，秀田光伏、小西村光伏2個光伏電站共40MW以及老虎山零級、老虎山一級、老虎山二級、空龍河零級、不管河三級、泥堵河三級、伊爾格、紅石巖等8個水電站，共110.1MW，總裝機898.6MW。其中，老虎山一級、老虎山二級、空龍河零級、不管河三級為季調(diào)節(jié)水電站，伊爾格、紅石巖為日調(diào)節(jié)水電站，老虎山零級、泥堵河三級為徑流式電站。為了解決未來可能出現(xiàn)的棄風(fēng)、棄光、限電情況，充分利用楚雄集控風(fēng)、光、水資源，最大限度減少風(fēng)電和光電由于天氣突變對電網(wǎng)的沖擊，系統(tǒng)研究風(fēng)光水互補協(xié)調(diào)運行，既是工程的需要，也是理論發(fā)展的需要。

2　楚雄地區(qū)風(fēng)、光、水資源特點及發(fā)電特性分析

2.1風(fēng)資源特性及發(fā)電特性分析

由于云南特殊的氣候和地理位置，云南汛期6～10月風(fēng)速較小，10月中下旬后，云南近地面風(fēng)速增大，冬、春季風(fēng)力最強，5月后漸漸減弱，風(fēng)能資源總體呈現(xiàn)冬、春季大，夏、秋季小的特點，因此風(fēng)電場出力也具有枯期出力大、汛期出力小的特性，與水電的汛、枯期出力特性正好相反，因此，風(fēng)電對改善云南電源結(jié)構(gòu)特性有利好作用，有利于改善云南電源的結(jié)構(gòu)特性。

根據(jù)楚雄州已運行的風(fēng)電場歷史出力數(shù)據(jù)和部分已經(jīng)開展可研工作的風(fēng)電場的風(fēng)頻特性、風(fēng)機風(fēng)速-功率曲線的研究，得到楚雄風(fēng)電場的年平均出力曲線和典型日出力曲線，如圖1所示，其中仙人洞風(fēng)電場出力曲線為2013年6月投產(chǎn)至今的實際平均出力曲線。

圖1　滇中和楚雄風(fēng)電場年平均出力曲線示意圖

仙人洞風(fēng)電場的年平均出力曲線與楚雄州相似，豐期出力相差不大，枯期出力稍高于楚雄平均水平，由于仙人洞風(fēng)電場出力僅為1年數(shù)據(jù)，不具有代表性，以下重點對楚雄風(fēng)電特性進行分析。楚雄州全年風(fēng)電出力明顯呈現(xiàn)出豐期小、枯期大的特性，7～11月風(fēng)電平均出力不足20%。而風(fēng)電出力較大的1～6月為枯期，平均出力在30%以上，其中2月和4月平均出力超過40%。

圖2　楚雄風(fēng)電場典型日出力曲線示意圖

楚雄風(fēng)電場豐、枯期出力有較大區(qū)別，豐期風(fēng)電場日平均出力基本在25%以下，枯期風(fēng)電場日平均出力在30%～50%左右。風(fēng)電場豐、枯期日出力曲線總趨勢較為相似，均呈現(xiàn)上午10∶00左右出力最小，隨后出力逐漸增大，枯期出力最大時刻約在下午17∶00～18∶00左右，枯期出力約在夜間22∶00～臨晨01∶00左右達到最大，然后出力逐漸減小。

2.2光資源特性及發(fā)電特性分析

根據(jù)秀田光伏電站可研報告對發(fā)電量的估算，秀田光伏一期電站年平均出力曲線如圖3所示。光伏電站出力基本也呈現(xiàn)豐期少、枯期多的特點，主要是由于雨季多云，光照相對旱季較少。秀田一期6～8月出力最少（1月調(diào)試，不具參考性），平均出力不足40%；枯期12月～次年5月出力較大，最大出力在2月，平均出力超過50%。

圖3　秀田光伏一期年平均出力曲線示意圖

2.3水資源特性及發(fā)電特性分析

楚雄集控下轄8座水電站，總裝機為110.1 MW，其中老虎山零級和泥堵河三級電站總計31 MW，均為徑流式電站，無調(diào)節(jié)能力；伊爾格電站和紅石巖電站總計20.6MW，具有日調(diào)節(jié)能力；老虎山一級電站、老虎山二級電站、空龍河零級、不管河三級電站總計58.5MW，具有季調(diào)節(jié)能力，占參與風(fēng)光水互補水電站的53%，占所有風(fēng)光水互補電站的6.7%。因此，具有調(diào)節(jié)能力水電廠71.1MW，占參加水光互補水電站的64.6%。

分析2010～2012年徑流電站、日調(diào)節(jié)電站、季調(diào)節(jié)電站平均出力特性可知：徑流式電站無調(diào)節(jié)能力，6月進入豐期后出力陡增，7～10月出力達到最高。12 月～次年5月枯期出力均在40%以下，5月出力全年最低，平均出力在10%左右。日調(diào)節(jié)電站年出力特性與徑流式電站相似，但豐期6月、7月出力相對較小，8～10月基本滿出力，4月、5月出力全年最低。季調(diào)節(jié)電站具有一定蓄水能力，因此，豐期出力較徑流式和日調(diào)節(jié)電站明顯減小，枯期水庫排水，出力相對較高，11～12月出力可達到50%左右，3～5月最低，出力在20%左右，空龍河零級電站是季調(diào)節(jié)特性電站中容量最小的，僅2MW裝機，其年出力特性甚至具有反季節(jié)調(diào)節(jié)能力，即枯期出力大、豐期出力小。

圖4　各水電站年平均出力特性（2010～2012年平均值）

3　風(fēng)光水協(xié)調(diào)運行方案

3.1實時風(fēng)光水互補

3.1.1實時風(fēng)光水互補可行性

根據(jù)實際運行情況，風(fēng)電場和光伏電站1min 和10min出力變化限制不應(yīng)大于裝機容量的1/10 和1/3，即風(fēng)光水互補系統(tǒng)中風(fēng)電場和光伏電站1min 和10min出力變化值最大不超過79MW和263MW。而水電站機組出力變幅50MW調(diào)節(jié)速度約5～23s，出力變幅100MW調(diào)節(jié)速度約18～38s。因此，100MW水電站機組的調(diào)節(jié)控制相應(yīng)速度一定程度上可以滿足1000MW風(fēng)電場、光伏電站有功功率變化限值的要求。雖然風(fēng)光水互補系統(tǒng)中110.1MW裝機的水電站受裝機規(guī)模限制，調(diào)節(jié)能力有限，無法承受新能源出力長時間持續(xù)大幅波動，但一方面風(fēng)光水互補系統(tǒng)中各風(fēng)電場、光伏電站地理位置相距較大，出現(xiàn)各電站出力長時間同時按極限變化率變大或變小的概率較??；另一方面在無法完全調(diào)節(jié)新能源出力波動時，也在一定程度上能夠減小新能源的瞬時波動幅度，緩解出力波動隨機性對電網(wǎng)的影響。

3.1.2分組風(fēng)光水互補

3.1.2.1“分組風(fēng)光水互補”概念

為了實現(xiàn)有效的風(fēng)光水互補，將楚雄集控所轄的8個水電站、5個風(fēng)電場、2個光伏電站分為若干組，根據(jù)組內(nèi)各電站發(fā)電特點，實現(xiàn)組內(nèi)風(fēng)光水互補。針對風(fēng)電、光電隨機性、波動性特點，通過多種電源協(xié)調(diào)運行，實現(xiàn)“削峰填谷、平滑曲線”的效果，減少風(fēng)光電站不確定性對電網(wǎng)帶來的沖擊，將電網(wǎng)認為的“垃圾電”轉(zhuǎn)化為像水電一樣的“優(yōu)質(zhì)電”。

3.1.2.2分組原則

分組不能只是簡單的電站組合，基于“分組風(fēng)光水互補”概念，根據(jù)楚雄集控所轄電站特點，制定出分組策略，具體如下：

（1）處于同一電網(wǎng)調(diào)度，接入電網(wǎng)位置接近。

（2）資源具有互補性，擁有多種電源類型，同一電源類型資源具有差異性。

（3）匹配的水電機組容量相當(dāng)，能有效補償風(fēng)、光電站負荷波動。

針對每個分組，運行一個風(fēng)光水互補進程，調(diào)度給每個分組電站群總有功，風(fēng)光水互補進程調(diào)節(jié)組內(nèi)水電機組，維持該組總有功在調(diào)度給定總有功一定誤差范圍內(nèi)。

3.1.3實時風(fēng)光水互補控制策略

3.1.3.1調(diào)節(jié)對象

以組內(nèi)各電廠為調(diào)節(jié)對象，鑒于風(fēng)電和光電資源無法存儲的特點，主要以調(diào)節(jié)參與的水電廠為主，只有負荷超過調(diào)度要求一定值，且水電機組無法再減時，才考慮棄風(fēng)和棄光的功率調(diào)節(jié)。

3.1.3.2調(diào)節(jié)模式

方式一：給定總有功方式

調(diào)度給定電站群實時總有功，風(fēng)光水互補控制軟件讀取給定總有功，減去風(fēng)光發(fā)電實時總有功，剩余有功在參與調(diào)節(jié)水電機站間調(diào)節(jié)。當(dāng)風(fēng)電光電機組由于天氣原因造成負荷變動，若變化超出預(yù)設(shè)數(shù)值，軟件將調(diào)節(jié)參與調(diào)節(jié)的水電站，以維持總負荷不變。當(dāng)風(fēng)光總負荷超出調(diào)度給定總有功，若水電站無法再減少負荷，按照預(yù)設(shè)策略減少風(fēng)電和光電出力，以滿足調(diào)度要求。

方式二：給定負荷曲線方式

調(diào)度給定電站群總負荷曲線，其他策略同方式一。

3.1.3.3調(diào)節(jié)策略

（1）風(fēng)光調(diào)節(jié)死區(qū)

為了快速補償風(fēng)光有功變化，同時防止過于頻繁調(diào)節(jié)，軟件可以設(shè)置風(fēng)光調(diào)節(jié)死區(qū)，在調(diào)度目標(biāo)負荷不變情況下，當(dāng)風(fēng)光電站總有功變化超過預(yù)設(shè)值時，軟件將重新計算，調(diào)節(jié)水電機組，以補償風(fēng)光電站有功變化導(dǎo)致的有功差值。調(diào)度目標(biāo)負荷變化時，無論風(fēng)光電站有功是否變化，軟件都要重新計算，調(diào)節(jié)水電機組達到目標(biāo)負荷。

（2）響應(yīng)時間

為了防止風(fēng)光有功變化過于頻繁，如果軟件因為風(fēng)光有功變化補償調(diào)節(jié)不足10s，風(fēng)光電站有功變化過大，需要再次調(diào)節(jié)，此時，軟件不響應(yīng)。只有超過10s以上，軟件才會再次響應(yīng)來進行補償光伏電站有功變化。

（3）負荷分配原則

1）機組不能運行在振動區(qū)；

2）不能頻繁跨越振動區(qū)；

3）當(dāng)給定總有功大于實發(fā)總有功時，機組盡可能不減負荷；當(dāng)給定總有功小于實發(fā)總有功時，機組盡可能不增負荷；

4）機組不能頻繁調(diào)節(jié)（小負荷變化由1或2臺機調(diào)節(jié)）。

為了防止機組頻繁調(diào)節(jié)，程序設(shè)定一定的步長循環(huán)分配，增有功時，每次循環(huán)由實發(fā)有功最小的機組優(yōu)先增加負荷，步長最大為預(yù)設(shè)步長，小于步長則由1臺機組承擔(dān)，超過部分，下次循環(huán)采用相同方法找出分配有功最小機組增加負荷，直至分配完畢（當(dāng)然需考慮機組流量特性曲線允許最大、最小有功值）。減負荷時，有功分配策略類似。這樣負荷變幅不大時，只有1臺或2臺機組采用調(diào)節(jié)，可以防止機組過于頻繁調(diào)節(jié)，同時也可減少多臺機組參與小負荷波動造成累計負荷偏差，較好地跟蹤有功給定值。

3.2短期風(fēng)光水互補

3.2.1制作日發(fā)電計劃

制作發(fā)電計劃考慮互補電站內(nèi)的3種類型電源：

（1）各風(fēng)電場根據(jù)風(fēng)功率預(yù)測曲線，考慮預(yù)測精確度，制作各廠24h風(fēng)電計劃曲線。

（2）各光伏電廠根據(jù)光功率預(yù)測曲線，考慮預(yù)測準確度，制作各光伏電站24h光電計劃曲線。

（3）各水電廠根據(jù)水庫水位、來水預(yù)報、下泄流量要求等，制作24h發(fā)電計劃曲線。對于有調(diào)節(jié)庫容水電站求一天24h平均計劃曲線作為最終計劃曲線（徑流式電站保持計劃曲線不變）。

水光互補電站內(nèi)各廠計劃曲線疊加后，作為電站群發(fā)電計劃曲線，上報調(diào)度，作為次日發(fā)電計劃曲線。

3.2.2發(fā)電效益最大模型建立發(fā)電效益最大模型如下：

其中，Pri（t）為第i個電站t時段電價，Ni（t）為第i個電站t時段有功，M為參與互補電站群中電站總數(shù)，N為研究期長度（N=24h）。

約束條件為：

即各電站有功總和等于調(diào)度總有功給定值。

在調(diào)度給定電站群總?cè)瞻l(fā)電量的情況下：

（1）如果給定值大于等于電站群中日調(diào)節(jié)水電站、徑流式水電站、風(fēng)電、光電預(yù)測日發(fā)電量之和時，電站群不存在棄風(fēng)、棄水和棄光現(xiàn)象，季調(diào)節(jié)電站只需根據(jù)前3種電站發(fā)電情況，補充總負荷中不足部分，前3種電站按照預(yù)測計劃曲線即可。

（2）如果給定值小于電站群中日調(diào)節(jié)水電站、徑流式水電站、風(fēng)電、光電預(yù)測日發(fā)電量之和時，電站需要抉擇棄水、棄風(fēng)還是棄光。該情況下，考慮各電站上網(wǎng)電價，以發(fā)電效益最高為目標(biāo)函數(shù)，對于電價最低的電站，降低發(fā)電量以滿足調(diào)度要求。

3.3中長期風(fēng)光水互補

中長期側(cè)重資源互補，根據(jù)水電和新能源資源互補性，新能源“豐小枯大”特性；風(fēng)電和光電晝夜互補性，利用光電主要白天發(fā)電，風(fēng)電夜間風(fēng)速較大互補特點，實現(xiàn)資源互補。

3.3.1風(fēng)光水發(fā)電量最大模型

根據(jù)天氣預(yù)報或多年經(jīng)驗，預(yù)測月、季、年風(fēng)光資源和水資源，對于季調(diào)節(jié)水庫，按照防汛要求控制期末水位，以發(fā)電量最大為優(yōu)化目標(biāo)，制作月、季度和年發(fā)電計劃。

充分利用風(fēng)、光、水資源的同時，也滿足了楚雄地區(qū)電力需求。

3.3.2風(fēng)光水發(fā)電效益最大模型

在給定風(fēng)光水發(fā)電計劃的情況下，結(jié)合風(fēng)光功率預(yù)測和電價因素，以發(fā)電效益最大為目標(biāo)，優(yōu)化分配風(fēng)光水電站負荷，根據(jù)風(fēng)光水電站情況，決定是否棄水、棄風(fēng)和棄光，在滿足調(diào)度負荷要求情況下，實現(xiàn)風(fēng)光水電站群效益最大化。

4　楚雄風(fēng)光水互補運行對電網(wǎng)影響分析

4.1實時風(fēng)光水互補對電網(wǎng)影響

楚雄風(fēng)光水互補，利用了水電良好快速的調(diào)節(jié)性能，以及不同電源類型受天氣影響的不同，互相之間有一定互補作用，在電站群對發(fā)電過程起到了“削峰填谷，平滑曲線”的功能，將風(fēng)光電電網(wǎng)認為的“垃圾電”轉(zhuǎn)化為接近水電的優(yōu)質(zhì)電，提高了電網(wǎng)對新能源接受度和消納能力。

4.2中長期風(fēng)光水互補對電網(wǎng)影響

風(fēng)光水互補發(fā)電系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)與水力發(fā)電系統(tǒng)的有機結(jié)合與調(diào)控，在資源分布上三者有著天然的時間互補性。光伏電站只能白天發(fā)電晚上不發(fā)電，風(fēng)電場一般晚上較白天出力大，風(fēng)電、光電在日負荷特性上具有互補性。新能源出力特性“豐小枯大”緩解枯期水電出力過小造成的地區(qū)電網(wǎng)枯期電力缺額較大，甚至豐期余電、枯期缺電的突出豐枯矛盾，并以水電的調(diào)節(jié)性能彌補新能源的隨機性、間歇性和不可控性對電網(wǎng)產(chǎn)生的不利影響，優(yōu)化新能源和水電的綜合出力特性、提高資源利用效益。

5　建設(shè)、運行管理經(jīng)驗

5.1建設(shè)管理經(jīng)驗

新能源建設(shè)項目的建設(shè)管理分為5個具體的階段：起始階段、計劃階段、實施階段、控制階段和結(jié)束階段。從項目建設(shè)單位的角度看，在工程實施過程中我們需要控制安全、質(zhì)量、進度和成本。以下主要談工程質(zhì)量的控制以及建設(shè)中應(yīng)注意的事項。

5.1.1工程質(zhì)量的控制方面工作

工程質(zhì)量的控制是各項工作的重中之重，是項目在存續(xù)期間內(nèi)實現(xiàn)營業(yè)利潤的保證。質(zhì)量控制重點抓好以下幾個環(huán)節(jié)：

（1）在工程進行施工以前，建設(shè)單位一定要拿到相關(guān)的審批手續(xù)。施工單位的資質(zhì)、施工材料、機械等都要經(jīng)過審查，并根據(jù)施工需要的總平面布置圖的要求來進行臨建設(shè)施布置。

（2）控制進入施工現(xiàn)場的原材料源頭。對進場的鋼筋與鋼材、水泥、模板及其支架要進行檢驗和質(zhì)量把控。

（3）資料的收集保管始終貫穿施工過程，重點是采用的標(biāo)準和資料的完整性，自始至終做好資料的收集和整理保存，為竣工驗收做好基礎(chǔ)。

5.1.2工程建設(shè)中應(yīng)該注重的事項

（1）工程質(zhì)量把關(guān)原則：嚴把預(yù)控關(guān)、實施過程監(jiān)督、健全旁站制度、強化工程驗收管理。

（2）工程進度控制，把好預(yù)控第一關(guān)，工程開工前，嚴格審核施工組織設(shè)計中人、材、機的配置是否滿足本項目施工的強度要求，審核進度計劃安排是否滿足合同工期要求，是否切實可行。并將審核意見與建設(shè)單位、施工單位進行交流，取得共識后由施工單位進行調(diào)整，施工時嚴格按調(diào)整后的進度計劃進行。組織協(xié)調(diào)多專業(yè)立體施工，避免互相阻滯影響施工。

（3）強化以安全質(zhì)量為中心的全過程管理。加強安全質(zhì)量培訓(xùn)，提高安全質(zhì)量管理意識和能力；制定并認真落實執(zhí)行安全質(zhì)量檢查計劃和工程驗收管理辦法；招標(biāo)選擇業(yè)績好、履約能力強，有實力的監(jiān)理及施工單位。

（4）加強執(zhí)行概算管理，多環(huán)節(jié)控制造價。提高設(shè)計深度，加強設(shè)計審查和優(yōu)化；對具備條件的采購采用打捆招標(biāo)、集中采購的方式；加強在建項目過程審計。

（5）注重專業(yè)人才培養(yǎng)，滿足快速發(fā)展需求。切實加強人才隊伍建設(shè)，不斷提高員工隊伍素質(zhì)，有意識的培養(yǎng)年輕技術(shù)管理人才，培養(yǎng)技術(shù)帶頭人。堅持“系統(tǒng)、全員、分層、持續(xù)”的原則，形成專業(yè)水平、崗位技能和個人素質(zhì)提升的培訓(xùn)體系，實行分層、分步、內(nèi)外結(jié)合的培訓(xùn)方式培養(yǎng)專業(yè)人才，滿足新能源快速發(fā)展的需要。

5.2運行管理經(jīng)驗

5.2.1運行管理工作的主要任務(wù)

運行管理工作主要任務(wù)就是提高設(shè)備可利用率和供電可靠性，保證風(fēng)、光伏電場的安全經(jīng)濟運行和工作人員的人身安全，保持輸出電能符合電網(wǎng)質(zhì)量標(biāo)準，降低各種損耗。工作中必須以安全生產(chǎn)為基礎(chǔ)，科技進步為先導(dǎo)，以整治設(shè)備為重點，以提高員工素質(zhì)為保證，以經(jīng)濟效益為中心，全面扎實地做好各項工作。

5.2.2生產(chǎn)運營中存在的問題

（1）運營管理的問題。各級風(fēng)電場、光伏電站的建設(shè)較為分散，不同風(fēng)電場、光伏電站、水電站的設(shè)備配置和所處環(huán)境不同，因此，當(dāng)管理人員需要隨時掌握各風(fēng)電場、光伏電站、水電站的運行情況，并對不同風(fēng)電場、光伏電站、水電站的運行情況作相互比較，以便掌握全局時，現(xiàn)有的各風(fēng)電場、光伏電站、水電站當(dāng)?shù)氐谋O(jiān)視與控制系統(tǒng)就難以滿足此項要求。

（2）運行維護的問題。各風(fēng)電場、光伏電站相距較遠，而每個風(fēng)電場、光伏電站內(nèi)裝機數(shù)量很多，各種設(shè)備供應(yīng)商也不盡相同，給維護檢修造成一定困難。因此，如果生產(chǎn)管理部門不能提前分析到設(shè)備的劣化狀況，或及時發(fā)現(xiàn)到設(shè)備異常、故障，就無法統(tǒng)籌安排、督促檢修人員快速修復(fù)故障設(shè)備，從而降低人員利用效率，延長故障的時間，影響發(fā)電量，造成經(jīng)濟損失。

（3）人員管理的問題。風(fēng)電場、光伏電站地理位置比較偏僻，環(huán)境一般都比較惡劣，工作人員長期駐守現(xiàn)場，其工作、生活都很不方便，因此，很難吸引人才和穩(wěn)定人員。

（4）風(fēng)電場、光伏電站并網(wǎng)安全問題。風(fēng)光電的不確定性和對電能質(zhì)量的影響，使得風(fēng)電場、光伏電站、水電站接入電網(wǎng)受到影響。為了能夠更多地接納風(fēng)電、光電，電網(wǎng)公司開始對風(fēng)電場、光伏電站提出準入條件，其中如要求風(fēng)電公司具備風(fēng)功率預(yù)測功能，提供風(fēng)電場測風(fēng)數(shù)據(jù)，要求光伏電站具備光功率預(yù)測功能，提供光照數(shù)據(jù)，對風(fēng)電場群、光伏電站的智能化管理和友好型接入提出了新的要求。

5.2.3建立風(fēng)光水互補集控中心

根據(jù)風(fēng)電、光伏行業(yè)發(fā)展的狀況和趨勢，以及風(fēng)電場、光伏電站運營的特點，實施“集中控制，少人值守”的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，實行生產(chǎn)運營集約化管理，提高設(shè)備健康發(fā)電水平，全面提升風(fēng)電運行管理水平，著眼于系統(tǒng)的整體性，系統(tǒng)內(nèi)部的有序性，以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化性的管理模式，積極開展集中監(jiān)控，實時監(jiān)控各電場設(shè)備運行狀況將是今后發(fā)展的必然趨勢。

目前很多風(fēng)力發(fā)電企業(yè)下屬各風(fēng)電場采用了不同廠家的風(fēng)機，各種機型的操作界面及數(shù)據(jù)存儲互不相同，通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)不僅能將這些風(fēng)機廠家的數(shù)據(jù)和控制全部納入監(jiān)控系統(tǒng)中，并且能夠?qū)L(fēng)機數(shù)據(jù)和升壓站數(shù)據(jù)統(tǒng)一在一個數(shù)據(jù)平臺內(nèi)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，系統(tǒng)聯(lián)動。

集控中心和各風(fēng)電場、光伏電站、水電站間交互的所有信息按國家及行業(yè)標(biāo)準執(zhí)行，實現(xiàn)信息在運行系統(tǒng)和其他支持系統(tǒng)之間的共享，只需要掌握一個統(tǒng)一的系統(tǒng)及界面，不僅維護方便，還可以減少重復(fù)建設(shè)和投資，提高設(shè)備、系統(tǒng)的兼容性和穩(wěn)定性，降低監(jiān)測成本，同時還能夠有效提高風(fēng)電場、光伏電站、水電站運行自動化程度，提高運行維護水平，改善工作人員的工作、生活環(huán)境。

通過設(shè)立集中監(jiān)控中心，由遠程集控中心進行“集中監(jiān)控”，負責(zé)所有風(fēng)電場、光伏電站、水電站的運行監(jiān)視、分析、調(diào)整與控制。風(fēng)電場、光伏電站、水電站采用“少人值守”的模式進行管理，只需留下少許人員，負責(zé)風(fēng)電場、光伏電站、水電站的倒閘操作、事故處理、設(shè)備管理工作，并通過點檢定修制的管理模式，組織實施檢修維護作業(yè)和運行操作作業(yè)即可。此外，通過數(shù)據(jù)分析以及實時數(shù)據(jù)和狀態(tài)監(jiān)控，可以及早檢測出風(fēng)機、太陽能電池板、水輪機的潛在問題，根據(jù)天氣及人員情況，提前進行計劃性修復(fù)，從而降低設(shè)備故障率，減少故障停機造成的經(jīng)濟損失，也就可以避免例行維護時不必要的停機所造成的經(jīng)濟損失。

綜上所述，風(fēng)電場、光伏電站、水電站的穩(wěn)定、高效運行直接關(guān)系著發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟效益，因此，需不斷探索風(fēng)電場、光伏電站、水電站生產(chǎn)管理模式，最大程度地節(jié)約人力、物力，有效地降低生產(chǎn)和管理成本，提高設(shè)備健康水平和可利用率，保證設(shè)備的可靠性和發(fā)電量，提高發(fā)電企業(yè)整體的運營能力和水平，實現(xiàn)發(fā)電企業(yè)的盈利和可持續(xù)發(fā)展。

6　結(jié)束語

楚雄風(fēng)光水互補協(xié)調(diào)運行，在實時互補系統(tǒng)中，實現(xiàn)了“削峰填谷，平滑曲線”，減輕新能源對電網(wǎng)沖擊，將會提高電網(wǎng)對新能源的消納能力；短、中、長期風(fēng)光水互補系統(tǒng)，通過精確制作發(fā)電計劃，利用不同電源類型天然互補性，解決電網(wǎng)豐期余電、枯期缺電的豐枯矛盾，提高楚雄集控發(fā)電效益。

本文對楚雄風(fēng)光水互補集控中心在“風(fēng)光水互補”這個課題上所做的研究及嘗試進行論述，分別提出短期和中長期的風(fēng)光水互補模型。下一步將結(jié)合對風(fēng)、光功率預(yù)測進行研究，增加邊界條件，利用粒子、遺傳等算法對模型進行求解，驗證算法的有效性。本文還對新能源在建設(shè)、運行過程中的所存在的問題、管理經(jīng)驗進行了探討。

TM732

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1672-5387（2016）08-0004-06

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.08.002

2016-06-29

楊學(xué)偉（1973-），男，高級工程師，從事電力行業(yè)建設(shè)和運行管理工作。