陳國恩　張　磊　王躍強

（國網(wǎng)嘉興供電公司，浙江 嘉興　314033）

?

分布式電源智能調(diào)控系統(tǒng)研究與實踐

陳國恩張磊王躍強

（國網(wǎng)嘉興供電公司，浙江 嘉興314033）

在國家電網(wǎng)公司大力推進分布式電源并網(wǎng)工作的背景下，嘉興供電公司構建了浙江省首套新能源區(qū)域調(diào)控系統(tǒng)，旨在為電力公司、政府部門、投資運營商及用電企業(yè)等不同用戶群體提供差異化服務，在提高用戶滿意度的同時，實現(xiàn)分布式電源的統(tǒng)一調(diào)控和運營。嘉興供電公司所構建的分布式電源智能調(diào)控系統(tǒng)是全國第一個新能源區(qū)域調(diào)控系統(tǒng)，對于其他地區(qū)開展分布式電源的統(tǒng)一調(diào)控和運營具有極好的示范和借鑒作用，因此國家能源局、浙江省政府、浙江省電力公司的領導多次蒞臨指導，同時吸引了20多家省內(nèi)外單位前來調(diào)研學習。

新能源；分布式電源；光伏；調(diào)控系統(tǒng)

近年來，美國、歐盟針對中國光伏企業(yè)開展“雙反”調(diào)查和制裁，影響了我國光伏新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并且給我國光伏企業(yè)的利益造成了極大的損失。為應對這一挑戰(zhàn)，中國國家能源局在2012年9月發(fā)布了《關于申報分布式光伏發(fā)電規(guī)?；瘧檬痉秴^(qū)的通知》，同年國家電網(wǎng)公司總經(jīng)理劉振亞發(fā)表了備受業(yè)界稱道的“六字箴言”：支持、歡迎、服務。

作為清潔、高效、永不衰竭的綠色能源技術，光伏產(chǎn)業(yè)在浙江地區(qū)蓬勃發(fā)展。而嘉興市以其完整的光伏產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，被列為浙江省光伏產(chǎn)業(yè)基地建設試點、產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新試點、應用商業(yè)模式創(chuàng)新試點、適應分布式能源接入的區(qū)域智能電網(wǎng)（局域網(wǎng)）創(chuàng)新試點、政策體系創(chuàng)新試點產(chǎn)業(yè)“五位一體”創(chuàng)新綜合試點。嘉興市在積極發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)時面臨的一大問題，就是要不斷解決分布式電源發(fā)展應用的并網(wǎng)流程、信息接入、并網(wǎng)服務管理等一系列關鍵難題，而分布式電源智能調(diào)控系統(tǒng)無疑是解決這一難題的有效方式。

1　系統(tǒng)構建的理念和目標

1.1系統(tǒng)構建的理念

面對大量涌現(xiàn)的分布式電源，國網(wǎng)嘉興供電公司既要貫徹國網(wǎng)公司“支持、歡迎、服務”的要求，又要確保分布式電源均衡且有序地接入電網(wǎng)，主要思路是堅持“政府引領、市場運作、統(tǒng)一管理”的創(chuàng)新模式，不斷解決分布式電源發(fā)展應用的并網(wǎng)流程、信息接入、并網(wǎng)服務管理等一系列關鍵難題，為電力企業(yè)、政府部門、投資運營商及用電企業(yè)提供不同的服務，使各用戶全面掌握分布式電源發(fā)電、并網(wǎng)及結算等相關信息，從而為分布式電源運營監(jiān)管和新能源產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供技術支撐。在嘉興市政府的支持下，國網(wǎng)嘉興供電公司的“分布式電源智能調(diào)控系統(tǒng)”作為浙江省政府“智慧城市-智能電網(wǎng)”試點建設中的一個重要內(nèi)容，在嘉興全面推進建設。

1.2目標

嘉興分布式電源智能調(diào)控系統(tǒng)定位于浙江省乃至全國第一個新能源區(qū)域調(diào)控系統(tǒng)，涵蓋嘉興區(qū)域內(nèi)所有20kV、10kV、380V并網(wǎng)點分布式電源，實現(xiàn)信息全接入。系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)采集、運行狀態(tài)監(jiān)視、綜合評價、協(xié)調(diào)控制、出力調(diào)節(jié)、負荷預測、發(fā)電預測等多種功能，能夠為電力公司、政府部門、投資運營商及用電企業(yè)等不同用戶群體提供差異化服務，真正實現(xiàn)分布式電源的統(tǒng)一調(diào)控和運營。

2　系統(tǒng)的架構和人力資源保障

2.1系統(tǒng)的架構

立足于分布式電源的發(fā)展和電網(wǎng)企業(yè)的實際情況，嘉興供電公司對分布式電源智能調(diào)控系統(tǒng)的架構進行了規(guī)劃，尤其對系統(tǒng)的高級應用功能進行了深化。具體說來：

1）統(tǒng)一管理，分層采集：系統(tǒng)按照“統(tǒng)一管理，分層采集”的原則布局，整個嘉興地區(qū)部署一套分布式電源智能調(diào)控系統(tǒng)，實現(xiàn)整個地區(qū)分布式電源的統(tǒng)一調(diào)控和運營；各縣級公司分別建設一套小型分布式電源調(diào)控系統(tǒng)，主要負責各自所轄分布式電源的信息采集、調(diào)控和數(shù)據(jù)上送。

系統(tǒng)嚴格按照電力二次系統(tǒng)安全防護的要求部署，在邊界區(qū)域采用了電力專用橫向單向隔離、縱向加密認證、防火墻等多種安全防護設備。嘉興分布式電源智能調(diào)控系統(tǒng)的拓撲圖如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)拓撲圖

2）多方式接入，運營商可選：傳統(tǒng)模式下，上網(wǎng)電源須用光纖通信以確保調(diào)度準確性。嘉興公司針對分布式電源點多面廣的特點，創(chuàng)造性地引入了投資成本低、建設周期短的無線通道，研究并實踐了分布式電源并網(wǎng)接入新模式，即 10kV及以上電源采用通信光纜或?qū)＞€等有線方式接入；380V電源可通過不同運營商（移動、聯(lián)通、電信）提供的無線方式接入，也可采用通信光纜。

在并網(wǎng)裝置上，兼顧安全性和經(jīng)濟性，融合保護、測控、電能質(zhì)量監(jiān)測、規(guī)約轉(zhuǎn)換、遠動功能、信息加密等功能，信息上送支持不同種類的有線方式和不同運營商提供的無線方式。

3）多層次分布式電源綜合評價：系統(tǒng)以實際采集的分布式電源數(shù)據(jù)為基礎開展統(tǒng)計分析，從電源項目評價、區(qū)域電源評價這兩個方面來實現(xiàn)區(qū)域分布式電源的整體評價，為相關人員提供決策依據(jù)。

4）多方位分布式電源運行狀態(tài)監(jiān)視：系統(tǒng)以地理圖、電氣主接線圖、系統(tǒng)圖、發(fā)電廠圖、列表等多種方式，實現(xiàn)并網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測、實時數(shù)據(jù)監(jiān)測、電能質(zhì)量監(jiān)測、環(huán)境參數(shù)監(jiān)測、安全事件監(jiān)測等功能。

5）間接預測分布式電源發(fā)電功率：系統(tǒng)采用間接預測方式，根據(jù)裝機容量、位置分布、氣象（溫度、風速、光照強度）、發(fā)電量等歷史數(shù)據(jù)，分析發(fā)電功率與各種相關因素之間的關系，研究發(fā)電功率變化規(guī)律，通過多維信息人工神經(jīng)網(wǎng)絡算法較好地實現(xiàn)了對超短期和短期發(fā)電功率的科學預測。

6）多點外推預測分布式電源負荷：系統(tǒng)以負荷、社會、經(jīng)濟、氣象、行業(yè)特征、消費習慣等歷史數(shù)據(jù)為基礎，分析影響因子（尤其是氣象因素、日天氣類型與負荷）的關系，采用基于經(jīng)驗日局部校正的多點外推算法，實現(xiàn)了基礎數(shù)據(jù)的校驗與修正、多種預測方法組合、預測結果修正、數(shù)據(jù)查詢與瀏覽等多項功能，較準確地實現(xiàn)了分布式電源的短期負荷預測和超短期負荷預測。

7）多樣化的協(xié)調(diào)控制：大規(guī)模分布式電源并網(wǎng)后，以系統(tǒng)獲取的分布式發(fā)電單元數(shù)據(jù)為基礎，建立含多約束、多目標協(xié)調(diào)優(yōu)化的綜合優(yōu)化模型，在滿足配電網(wǎng)潮流約束、節(jié)點電壓約束、關口交換功率約束、分布式電源有功出力約束等多重約束的條件下，尋求區(qū)域最佳的實時優(yōu)化控制策略和技術方案，實現(xiàn)分布式電源有功出力最大化，提高分布式電源發(fā)電的利用率。

8）自動調(diào)節(jié)無功出力：系統(tǒng)與傳統(tǒng)的無功調(diào)節(jié)手段相結合，建立分布式電源的無功優(yōu)化控制數(shù)學模型，在線分析區(qū)域分布式發(fā)電單元的相關數(shù)據(jù)，計算分布式電源出力及傳統(tǒng)的無功調(diào)節(jié)設備對節(jié)點電壓的靈敏度，優(yōu)先選擇靈敏度最大的節(jié)點進行調(diào)節(jié)，必要時可輔助調(diào)節(jié)有功功率，快速有效地對電壓進行控制。系統(tǒng)通過就地及遠方模式對無功功率進行調(diào)節(jié)，控制分布式電源并網(wǎng)點電壓、逆變器無功功率輸出；通過開環(huán)及閉環(huán)模式對有功功率進行調(diào)節(jié)，優(yōu)化分布式電源發(fā)電出力。

2.2系統(tǒng)的人力資源保障

在嘉興市人民政府的大力支持下，國網(wǎng)嘉興供電公司加大人了財力和物力的投入力度，公司領導親自掛帥，協(xié)同調(diào)控中心、運檢部、營銷部、信通公司、各縣級單位以及政府氣象局、通信服務公司（移動、聯(lián)通、電信）、相關廠家、分布式電源用戶，著力開展嘉興區(qū)域分布式電源智能調(diào)控系統(tǒng)的建設和深化應用拓展，全面服務于分布式電源的接入和精益化管理。圖2為系統(tǒng)建設的組織機構圖。

圖2　系統(tǒng)建設組織機構圖

3　系統(tǒng)的效益

1）實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)分布式電源的統(tǒng)一調(diào)控和運營：系統(tǒng)成為浙江省首套區(qū)域新能源調(diào)控系統(tǒng)，標志著浙江省新能源技術支持服務能力實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。系統(tǒng)以分布式電源的直送數(shù)據(jù)為基礎，結合其他系統(tǒng)的接口數(shù)據(jù)，建立了數(shù)據(jù)和經(jīng)濟分析模型來服務于電力公司，為規(guī)劃、調(diào)度、檢修、設計等關鍵業(yè)務提供堅強的技術支撐；服務于政府部門，為宏觀上把握產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程及相關政策的精益化制訂提供準確的數(shù)據(jù)參考；服務于分布式電源業(yè)主的投資管理，為全方位獲取分布式電源發(fā)電、并網(wǎng)及結算、綜合評價等相關信息提供有效的查詢平臺。

圖3　系統(tǒng)主界面

系統(tǒng)實現(xiàn)了嘉興地區(qū)分布式電源信息全接入，包含并網(wǎng)點開關狀態(tài)、電壓、電流和分布式電源輸送有功、無功、發(fā)電量等相關信息，并網(wǎng)電源信息采集覆蓋率達到100%。截至2015年3月，嘉興分布式光伏并網(wǎng)容量已達379MW，為嘉興電網(wǎng)注入了綠色、清潔的血液。

2）信息多樣化接入，大幅降低產(chǎn)業(yè)投資成本：嘉興供電公司從客戶的切身利益出發(fā)，切實解決客戶最為關心的并網(wǎng)成本問題。引入有線、無線混合通信的方式，特別是采用不同運營商提供的無線通信服務，增加了信息接入的多樣性，節(jié)省通信成本；通過分布式電源并網(wǎng)接口一體化裝置，取代了傳統(tǒng)變電站眾多采集設備，節(jié)省采集成本。據(jù)統(tǒng)計，僅將光纖通信改為無線通信一項，就使客戶的通信成本下降了九成；采用分布式電源并網(wǎng)接口一體化裝置，為用戶節(jié)約采集成本50%以上。隨著分布式電源接入數(shù)量的迅速增長，系統(tǒng)的經(jīng)濟效益將更加顯著。

3）源端維護，信息共享：①系統(tǒng)在滿足電力系統(tǒng)二次安全防護相關規(guī)定的基礎上，同時實現(xiàn)政府氣象局氣象系統(tǒng)等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，滿足了系統(tǒng)對氣象數(shù)據(jù)的要求；②與運營系統(tǒng)等各類管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互，滿足各類管理系統(tǒng)對電源數(shù)據(jù)的應用需求；③通過隔離裝置實現(xiàn)與調(diào)度自動化、配網(wǎng)自動化等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)分布式電源的信息共享。在信息發(fā)布上，系統(tǒng)首次向政府部門和社會企業(yè)提供信息展示、信息定制、綜合評價服務等功能，使其各項資源得到最大程度的利用。圖4為系統(tǒng)信息交互的示意圖。

圖4　電源信息交互示意圖

4）高級應用發(fā)揮重要作用：①系統(tǒng)通過綜合評價功能，實現(xiàn)對分布式電源的整體評價，對分布式電源的選址、規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)發(fā)展的宏觀指導等均有積極的意義；②通過全網(wǎng)分布式電源運行狀態(tài)的全方位監(jiān)視，為電網(wǎng)安全運行提供重要基礎數(shù)據(jù)；③通過準確的發(fā)電預測，對于電源建設規(guī)劃的合理制定、電網(wǎng)運行方式和檢修計劃的合理安排、確保區(qū)域電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行起到積極的作用，有效降低發(fā)電成本，保持電力系統(tǒng)功率平衡，提高區(qū)域電網(wǎng)的經(jīng)濟效益和社會效益；④通過負荷預測，有效減少系統(tǒng)備用容量，降低用電用能費用，提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性；⑤通過協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)各種運行方式下的分布式電源全局優(yōu)化運行，提高電網(wǎng)實時運行的經(jīng)濟性和可靠性；⑥出力調(diào)節(jié)，進一步確保電能質(zhì)量滿足要求，降低電網(wǎng)損耗。

4　結論

在系統(tǒng)建設過程中，嘉興公司積極謀劃，形成了在分布式電源調(diào)控系統(tǒng)建設和運維方面獨具特色的管理經(jīng)驗，真正做到了支持分布式電源發(fā)展、、歡迎分布式電源并網(wǎng)、服務分布式電源用戶。目前該系統(tǒng)已經(jīng)在嘉興地區(qū)全面推廣應用，取得了顯著效果。國家能源局、省政府領導、省公司領導多次蒞臨指導，同時吸引了南方電網(wǎng)公司、黑龍江省電力公司、河北省電力公司等20多家省內(nèi)外單位調(diào)研學習。在2014年國家能源局組織召開的全國分布式光伏發(fā)電現(xiàn)場交流會上，嘉興區(qū)域分布式電源智能調(diào)控系統(tǒng)作了專題介紹，得到與會專家的充分肯定。

該系統(tǒng)的成功建設，在全國范圍內(nèi)具有強烈的示范意義，有效推動了全國分布式光伏并網(wǎng)服務管理提升和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

Research and Practice of Intelligent Control System for Distributed Power Supply

Chen GuoenZhang LeiWang Yueqiang
（Jiaxing Power Supply Company，Jiaxing，Zhejiang314033）

Under the State Grid Corporation of China to vigorously promote distributed power grid work background，Jiaxing Power Company constructed in Zhejiang Province's first new energy region regulation system to for power companies，government departments，investment operators and electric enterprises of different user groups provide service differentiation，in improving the user satisfaction at the same time，to achieve unified control and operation of distributed generation. Jiaxing power supply company to build a distributed power intelligent control system is the first new energy regional regulation system，for other regions to carry out the unified control and operation of distributed power has a good demonstration and reference，so the National Energy Bureau，Zhejiang provincial government，Zhejiang Electric Power Corporation's leadership to guide，and attracted more than 20 provinces and units to study.

new energy； distributed power； photovoltaic； control system

陳國恩（1978-），男，浙江諸暨人，工程師，國網(wǎng)嘉興供電公司調(diào)控中心自動化室主任，長期從事電力調(diào)度自動化工作。