洪金海

新能源集控中心建設探討

洪金海

（華能瀾滄江新能源有限公司，云南 昆明 650214）

新能源集控中心監(jiān)控系統(tǒng)是為了實現(xiàn)集控中心對分散的風電場、光伏電站及中小水電站進行遠方監(jiān)視與控制，目的是為了提升風電場、光伏電站及中小水電站的綜合管理水平，實現(xiàn)新能源電站無人值班（少人值守）生產(chǎn)管理模式，提升新能源電站運行管理水平，降低新能源電站運行維護管理成本。

新能源集控；遠程監(jiān)控；診斷分析

1　引言

2015年國務院政府工作報告提出要制定“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃，能源互聯(lián)網(wǎng)概念也逐漸火熱，創(chuàng)新和融合成為一大主題，新能源設備及電站運維走向“互聯(lián)網(wǎng)+”時代成為未來發(fā)展趨勢。目前國內大型風電基地、光伏基地以及梯級流域水電站已建立多個風電集控站、光伏集控站、水電集控站，實現(xiàn)對多個風電場、光伏電站或水電站的遠程監(jiān)控功能，新能源場站（風電、光伏、中小水電）集中控制是發(fā)展趨勢，也是能源互聯(lián)網(wǎng)的組成部分。

新能源電站廠址分散，建設新能源集控中心（以下簡稱“新能源集控”），對多個新能源場站進行集中控制運行、遠程生產(chǎn)監(jiān)控、綜合數(shù)據(jù)分析與診斷和統(tǒng)一運維管理，實現(xiàn)風電場、光伏電站及中小水電站無人值班（少人值守）生產(chǎn)管理模式，在同一平臺下對不同控制系統(tǒng)的風機、光伏、中小水電及升壓站系統(tǒng)進行集中監(jiān)控與診斷，將運行生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時傳送至新能源集控中心進行集中處理，合理優(yōu)化資源配置，提高生產(chǎn)運行管理效率及水平。

2　建設的必要性

新能源電站廠址分散、地處偏僻，單個場站規(guī)模較小，不利于統(tǒng)一管理。

（1）優(yōu)化人力資源配置的需要。建立新能源集控后，新能源電站實現(xiàn)無人值班（少人值守）運行管理模式，可減少新能源電站運行值班人員，重點提高新能源集控值班人員運行技能水平與故障分析、處理能力。

（2）系統(tǒng)資源整合的需要。不同廠家的風機主控系統(tǒng)選擇不一樣，即便是同一廠家的風機，也有可能出現(xiàn)不同種類的主控系統(tǒng)，因此，多期風電場會出現(xiàn)升壓站一套監(jiān)控系統(tǒng)、風機多套監(jiān)控系統(tǒng)以及多套視頻監(jiān)控系統(tǒng)的局面；光伏逆變器控制系統(tǒng)與升壓站控制系統(tǒng)也有可能是不同的廠家。建立新能源集控，就是將所有新能源電站的監(jiān)控系統(tǒng)整合為一套監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對所有接入的新能源電站進行實時監(jiān)控。

（3）管理效能提升的需要。建立新能源集控后，可結合各新能源電站的特性，合理安排運行方式，最大限度的提高發(fā)電量；通過建立Web發(fā)布平臺及移動互聯(lián)網(wǎng)平臺，可實時準確查看生產(chǎn)信息。另外，南方電網(wǎng)2012年開始實施水電機組并網(wǎng)運行與輔助服務考核，風電并網(wǎng)運行與輔助服務考核工程已啟動，云南地區(qū)預計2016年實施，建立新能源集控，便于統(tǒng)一管理輔助服務考核與申訴工作，優(yōu)化新能源電站控制方式，減少輔助服務考核分攤費用。

3　建設目標

建設新能源集控，逐步將各新能源電站數(shù)據(jù)信息接入新能源集控，各新能源電站實現(xiàn)無人值班（少人值守）運行模式，解放新能源電站運行值班人員；實現(xiàn)新能源集控對接入新能源電站的遠程集中監(jiān)控、綜合數(shù)據(jù)分析與診斷和統(tǒng)一運維管理，提高新能源集控值班員的運行技能水平與故障分析、處理能力，培養(yǎng)新能源集控專業(yè)技術人員故障診斷分析能力；新能源集控主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)送至水電集控中心，提高數(shù)據(jù)報送準確率，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，按照規(guī)定報表格式自動導出數(shù)據(jù)，實現(xiàn)報表的自動管理功能；通過建立Web發(fā)布平臺及移動互聯(lián)網(wǎng)平臺，實時準確查看生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并指導生產(chǎn)運行工作；通過對各新能源電站的數(shù)據(jù)進行對比分析，優(yōu)化控制功能，最大限度增發(fā)電量，減少輔助服務考核費用分攤；建立故障診斷專家數(shù)據(jù)庫，提出故障原因及處理建議，在生產(chǎn)運行過程中不斷完善故障診斷專家數(shù)據(jù)庫；建立視頻監(jiān)控系統(tǒng)，將新能源電站不同廠家的視頻監(jiān)控系統(tǒng)接入，在新能源集控隨時可查看新能源電站現(xiàn)場情況，并實現(xiàn)視頻跟蹤功能；通過對新能源電站的統(tǒng)一管理，減少新能源電站運行管理工作及人員、設備終端；在新能源集控建設過程中，除滿足現(xiàn)有新能源電站接入需要，還需預留后期新能源電站的接口功能等。

圖1　新能源集控系統(tǒng)架構

4　建設方案

新能源集控分為兩層構架，實現(xiàn)對各風電場、光伏電站、中小水電站（以下簡稱“各電站”）的集中監(jiān)控和管理，第一層為新能源集控主站，第二層為新能源子站，由風電場子站群、光伏電站子站群、中小水電子站群3大子站群組成。

新能源集控以工業(yè)實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、SCADA系統(tǒng)平臺為基礎，通過采集各子站通信管理終端等提供的信息，完成對接入新能源電站升壓站監(jiān)控、機組（太陽能方陣）監(jiān)控、電能計量、功率預測等監(jiān)控應用功能。

4.1系統(tǒng)網(wǎng)絡構架

新能源集控子站數(shù)據(jù)通過租用電力調度數(shù)據(jù)網(wǎng)（或運營商網(wǎng)絡）上送新能源集控主站，主站分為安全Ⅰ區(qū)、安全Ⅱ區(qū)、安全Ⅲ區(qū)。新能源集控系統(tǒng)網(wǎng)絡構架如圖1所示。

新能源集控計算機網(wǎng)絡結構采用分布式開放局域網(wǎng)交換技術，雙重化冗余配置，由100/1000M后臺局域網(wǎng)交換機及100M采集網(wǎng)交換機的3層結構組成，系統(tǒng)的骨干網(wǎng)采用千兆網(wǎng)，采集網(wǎng)絡采用百兆網(wǎng)。整個網(wǎng)絡采用冗余雙以太網(wǎng)結構，網(wǎng)絡傳輸協(xié)議基于TCP/IP實現(xiàn)。建立新能源集控后，為確保調度端數(shù)據(jù)的準確、實時性，調度端數(shù)據(jù)仍從新能源電站直接上送。

4.2新能源集控建設

新能源集控建設分為主站建設、子站建設及通道建設，由通訊通道實現(xiàn)主站與子站的數(shù)據(jù)連接，并完成主站遙信、遙測、遙控、遙調等功能。

4.2.1主站建設

新能源集控主要分為采集子系統(tǒng)、運行監(jiān)控子系統(tǒng)、高級應用子系統(tǒng)、功率預測子系統(tǒng)、Web發(fā)布子系統(tǒng)等。

采集子系統(tǒng)完成各子站中升壓站、風機（光伏組件、水電機組）、電度計量、功率預測等子系統(tǒng)的生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)，支持的數(shù)據(jù)類型包括模擬量、開關量、電度量、事件順序記錄以及保護裝置的動作信息、告警信息和復歸信號等。

運行監(jiān)視子系統(tǒng)作為主站的主要人機界面，用于圖形及報表顯示、事件記錄及報警狀態(tài)顯示和查詢、設備狀態(tài)和參數(shù)的查詢等，運行值班人員可通過操作員站對全部電氣設備進行運行監(jiān)測控制，操作員站采用雙屏顯示，一個操作員工作站配置兩臺顯示器；建立故障診斷專家數(shù)據(jù)庫，提出故障原因及處理建議，在生產(chǎn)運行過程中不斷完善故障診斷專家數(shù)據(jù)庫。

高級應用子系統(tǒng)用于對新能源子站數(shù)據(jù)的歷史統(tǒng)計查詢、風電（光伏、水電）統(tǒng)計分析及棄風（光、水）量統(tǒng)計分析等發(fā)電業(yè)務生產(chǎn)指標進行分析，通過對各新能源電站的數(shù)據(jù)進行對比分析，優(yōu)化控制功能，最大限度增發(fā)電量，減少輔助服務考核費用分攤。

功率預測子系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的功率預測相關數(shù)據(jù)集成功能，系統(tǒng)接收各新能源子站已有的功率預測、AGC/AVC子系統(tǒng)上傳的數(shù)據(jù)，在人機界面上統(tǒng)一集成展示，并提供查詢，并為云南電網(wǎng)即將實施的風電“并網(wǎng)運行及輔助服務管理實施細則”管理工作提供支持，分析考核與補償?shù)木唧w原因，及時做好考核申訴工作，并對設備控制方式進行優(yōu)化，避免考核，增加補償。

Web發(fā)布子系統(tǒng)配置Web服務器，實現(xiàn)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡發(fā)布，可通過瀏覽器查看實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，亦可通過移動互聯(lián)網(wǎng)終端（如手機）查看簡要生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息。

新能源集控主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)送至水電集控中心，提高數(shù)據(jù)報送準確率，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，按照規(guī)定報表格式自動生成各類統(tǒng)計報表，實現(xiàn)報表的自動管理功能，減少生產(chǎn)勞動力。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)將各子站的視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)接入，實現(xiàn)對各子站內視頻系統(tǒng)的實時監(jiān)視和控制，在新能源集控隨時可查看各子站現(xiàn)場情況，并實現(xiàn)視頻跟蹤功能。新能源集控還需設置可靠的交直流供電系統(tǒng)、程控調度電話系統(tǒng)等。

4.2.2子站建設

每個子站數(shù)據(jù)網(wǎng)關服務器及通訊規(guī)約轉換裝置，用于收集新能源電站升壓站、風機（光伏組件、水電機組）、功率預測、AGC/AVC等子系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過電站通信系統(tǒng)上送新能源集控?？紤]部分系統(tǒng)通訊規(guī)約不一致，無法實現(xiàn)直接通訊，子站增設通訊規(guī)約轉換裝置，實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的通訊規(guī)約轉換。

數(shù)據(jù)網(wǎng)關服務器直接接入子站已有的遠動系統(tǒng)、風機（光伏組件）相關設備及功率預測、AGC等子系統(tǒng)，對內支持接入常用通訊規(guī)約，對外支持轉發(fā)至上級新能源集控。

4.2.3通道建設

主通道采用電網(wǎng)公司電站至省、地調已建成的光纜通道。

備用通道租賃運營商公用網(wǎng)專用帶寬，作為監(jiān)控系統(tǒng)的備用通道，同時用于傳輸保信子站數(shù)據(jù)、視頻流信號等。

新能源集控可利用電網(wǎng)公司已有的2M程控電話通道實現(xiàn)新能源集控主站對子站的程控電話通信功能。

租用電網(wǎng)公司通道牽涉相應省、地調現(xiàn)有通信設備，影響其通信結構，部分設備轉接也需在變電站（供電局）進行，因此必須省調通信管理部門設計、審查，同意該方案后方可實施。

4.3實施步驟

新能源電站多且地理位置分散，建設需分步實施，首先研究新能源集控構架及功能，確立初步實施方案，再根據(jù)方案進行深入擴展并實施；第二步分步開發(fā)風電、光伏及中小水電模塊，逐步實現(xiàn)各子站的接入及調試；整體功能調試及改進。項目開發(fā)過程中，需考慮后期新能源電站接入對系統(tǒng)的影響，提前預留接口；項目實施過程中，應做好與調度的對接，實現(xiàn)調度關系的轉移。

5　建設意義

新能源集控建成后，各子站運行值班人員將逐步解放，運行工作轉移至新能源集控中心，現(xiàn)場僅保留部分維護人員，有利于優(yōu)化人力資源配置，節(jié)省人力，人員分工更加專一，有利于提高運行、維護技能水平。新能源集控中心運行值班人員可通過對同類新能源子站運行數(shù)據(jù)進行分析，優(yōu)化子站控制方式，合理安排子站運行方式，最大限度提高發(fā)電量，子站維護人員作為現(xiàn)場On-Call人員，隨時接受新能源集控中心運行人員的指令，及時開展維護消缺工作。

新能源集控將不同廠家的監(jiān)控系統(tǒng)進行整合，有利于實現(xiàn)對子站的集中監(jiān)控、綜合數(shù)據(jù)分析與診斷和統(tǒng)一運維管理，提高運行技能水平與故障分析、處理能力，通過建立Web發(fā)布平臺及移動互聯(lián)網(wǎng)平臺，使各個層次的人員通過不同的界面了解整個公司的實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)。南方區(qū)域將在2016年實施風電“兩個細則”考核，新能源集控建設過程中提前考慮后期發(fā)展的需要，為“兩個細則”考核的實施提供技術支持，分析考核原因，及時進行整改與申訴，最大限度減小考核費用分攤，增加公司收益。

6　結語

新能源集控可實現(xiàn)對不同廠家的風機、光伏組件、水電機組及升壓站設備等進行統(tǒng)一監(jiān)控，對不同廠家的視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行整合，有利于提高故障診斷分析能力，提升新能源電站運行管理水平，降低新能源電站運行維護管理成本。

[1]陳丙文，肖立家，宋艷君.風電場群遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)設計探討[J].山東電力技術，2011（3）：23-25.

[2]李明輝，石敏，樊立云，等.風電場遠程監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)應用[C]//全國電力企業(yè)信息化大會，2011.

TM73

A

1672-5387（2016）08-0017-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.08.005

2016-06-29

洪金海（1986-），男，工程師，研究方向：水電及新能源項目機電設備管理及生產(chǎn)運行、監(jiān)控自動化等。