牛強(qiáng)

摘 要： 在資源緊缺和環(huán)保問題日趨嚴(yán)重的環(huán)境下，分布式發(fā)電技術(shù)逐漸受到來自多方面的重視和關(guān)注。該種發(fā)電模式在能量資源利用、環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益等多方面尤其自身有明顯的優(yōu)勢(shì)，但是在電力系統(tǒng)大量應(yīng)用分布式發(fā)電技術(shù)，系統(tǒng)的可靠性和電能質(zhì)量也會(huì)受到一系列的影響。為了更好的利用新能源，更好的利用該項(xiàng)技術(shù)，需要我們建設(shè)一個(gè)局部自我控制，保護(hù)和管理的發(fā)配電系統(tǒng)，只有這樣才能充分發(fā)揮出分布式發(fā)電的優(yōu)勢(shì)，提高電網(wǎng)能源中的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

關(guān)鍵詞：實(shí)時(shí)電力交易 新能源電網(wǎng) 能量管理策略

中圖分類號(hào)：TM92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）01-0294-01

內(nèi)蒙古有著豐富的風(fēng)能資源，過去，風(fēng)能是自然資源，風(fēng)電的管理較大程度上屬靠天吃飯。國(guó)電電力在全力推進(jìn)水電和新能源“雙提升”過程中，轉(zhuǎn)變觀念，提出“要像火電珍惜煤炭一樣，珍惜來水、來風(fēng)”，引入了能量平衡分析法。在風(fēng)電單位經(jīng)濟(jì)分析中，內(nèi)蒙古北方電力能源公司在過去主要指標(biāo)同比分析的基礎(chǔ)上，將月度能量平衡引入每個(gè)風(fēng)電站，詳細(xì)列明來風(fēng)量、理論發(fā)電量、應(yīng)發(fā)電量和風(fēng)能利用效率，對(duì)站外損失電量和站內(nèi)損失電量進(jìn)行詳細(xì)分析。在風(fēng)電單位經(jīng)濟(jì)分析中，新增風(fēng)電利用率、棄風(fēng)率、故障損失率、計(jì)劃?rùn)z修損失率、受累損失率等內(nèi)容。

一、國(guó)內(nèi)外風(fēng)能發(fā)電政策

1.德國(guó)

德國(guó)是從上世紀(jì)九十年代以來，風(fēng)能發(fā)電最為迅猛的國(guó)家之一。在利用風(fēng)能發(fā)電過程中，一方面對(duì)設(shè)備制造商進(jìn)行補(bǔ)貼，一方面對(duì)風(fēng)力發(fā)電的投資者進(jìn)行最直接的補(bǔ)貼，例如選用每臺(tái)450-2000千瓦機(jī)組，則每千瓦補(bǔ)貼120美元，并提供優(yōu)惠的低息貸款。最后一個(gè)方面是發(fā)電補(bǔ)貼，從1991年開始，對(duì)風(fēng)電上網(wǎng)提供每千瓦時(shí)電量給予0.06馬克的補(bǔ)貼。

2.美國(guó)和印度

美國(guó)主要是實(shí)施優(yōu)惠的稅收減免政策，優(yōu)惠電價(jià)，并推行“綠色電價(jià)”，撥?？钪С挚蒲泻椭圃靻挝贿M(jìn)行科學(xué)研究等。印度是發(fā)展中國(guó)家風(fēng)電發(fā)展最為迅速的國(guó)家之一。一般情況下，政府提供15%左右設(shè)備投資補(bǔ)貼，用抵扣所得稅補(bǔ)貼開發(fā)商5年免稅。同時(shí)，還設(shè)置風(fēng)電保護(hù)價(jià)機(jī)制，一般情況下每千瓦時(shí)5.8～7.4美分。

3.中國(guó)風(fēng)電發(fā)電政策

①電價(jià)改革政策。明確了風(fēng)電不參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，有政府定價(jià)或者招標(biāo)價(jià)格優(yōu)先購(gòu)買。當(dāng)電力市場(chǎng)成熟之后，由政府規(guī)定供電企業(yè)售電量中新能源和可再生能源電量的比例，建立專業(yè)化和針對(duì)性的可再生能源競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。②稅收政策。增值稅減半征收，風(fēng)力發(fā)電電價(jià)每千瓦時(shí)下降0.05～0.05元。進(jìn)口關(guān)稅設(shè)備按照5%，零部件按照1%征收，占地費(fèi)用按照實(shí)際占用面積計(jì)算。③激勵(lì)政策。明確發(fā)展目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)可再生能源配額制度，明確電網(wǎng)、電源企業(yè)的責(zé)任和義務(wù)，并網(wǎng)發(fā)電后要求電力企業(yè)回收全部發(fā)電量，即保證所有發(fā)電量全額上網(wǎng)，并對(duì)增值稅和所得稅進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)惠。④風(fēng)電特許權(quán)。為了更好促進(jìn)我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)更好的發(fā)展，政府部分實(shí)施了風(fēng)電特許權(quán)示范項(xiàng)目，特許權(quán)是指用特許權(quán)的方法開采國(guó)家所有的礦產(chǎn)資源或建設(shè)政府監(jiān)管的公共基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，項(xiàng)目本身的商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)需要企業(yè)自身承擔(dān)，政府承擔(dān)政策變動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。通過實(shí)行風(fēng)電特許權(quán)，在該領(lǐng)域中引入市場(chǎng)機(jī)制，吸引更多資本，打破壟斷，同時(shí)還能夠提升投資者積極性，增強(qiáng)我國(guó)風(fēng)電市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。

通過對(duì)國(guó)內(nèi)外的風(fēng)電政策進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，由于我國(guó)風(fēng)電發(fā)展起步較晚，不管是在政策、補(bǔ)貼、資金投資，尤其是在技術(shù)方面還存在不小的差距。我國(guó)新能源電力系統(tǒng)建設(shè)能力還不是很強(qiáng)，能源管理方面還存在不少問題，針對(duì)這種情況，就需要我們深入分析其中原因，切實(shí)做好新能源電網(wǎng)能量管理工作。

二、實(shí)時(shí)電力交易下的新能源電網(wǎng)能量管理策略分析

1.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本次研究采用PLC控制系統(tǒng)對(duì)各個(gè)元件進(jìn)行控制，系統(tǒng)的能量管理控制策略主要由PLC控制軟件實(shí)現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)上電之后，初始化程序啟動(dòng)，隨后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)和報(bào)警處理，通過MODBUS主站上各個(gè)功能性模塊，實(shí)現(xiàn)和各站設(shè)備握手通信，系統(tǒng)連接成功之后，根據(jù)具體情況上傳數(shù)據(jù)，從而確定電能能量管理的形式和工作模式，對(duì)開關(guān)接觸器進(jìn)行自動(dòng)控制。

在故障檢測(cè)過程中通常分為兩種故障，一種是系統(tǒng)通信連接故障，一種是電池設(shè)備使用故障。當(dāng)通信延遲次數(shù)超過一定的故障報(bào)警次數(shù)之后，系統(tǒng)就會(huì)默認(rèn)通信連接存在故障，此時(shí)，PLC系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)清理系統(tǒng)內(nèi)部的寄存器和和DO端口，確保當(dāng)通信系統(tǒng)出現(xiàn)故障之后，系統(tǒng)中各個(gè)能量能夠自動(dòng)切離供電。此外，當(dāng)系統(tǒng)中電池的電壓超過正常使用范圍之后，控制系統(tǒng)可以通過照越級(jí)操，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)能量源的手動(dòng)控制。

2.人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)

整個(gè)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化操作主要通過控制柜上的觸屏來完成，在該控制系統(tǒng)中主要是由三個(gè)界面組成的，分為主界面、電池?cái)?shù)據(jù)和報(bào)警信息。當(dāng)系統(tǒng)初始化完成之后，默認(rèn)顯示主界面，用來顯示系統(tǒng)的正常運(yùn)行情況。電池?cái)?shù)據(jù)界面可以對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)電池的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面的分析。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障之后，所對(duì)應(yīng)的故障信息會(huì)顯示在報(bào)警界面上，方便維修人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。

人機(jī)交互界面在設(shè)計(jì)過程中，主要分為三個(gè)步驟，第一個(gè)是建立完善的數(shù)據(jù)庫(kù)，第二個(gè)是建立界面元器件組態(tài)，第三個(gè)是構(gòu)件動(dòng)畫連接。首先，數(shù)據(jù)庫(kù)是實(shí)現(xiàn)窗口界面和PLC數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)交換的基礎(chǔ)，通過組態(tài)軟件先定義存放于數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)象，設(shè)置對(duì)象名稱，初始數(shù)值、數(shù)據(jù)類型和存盤屬性以及報(bào)警屬性；其次，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔容易操作的界面，確保界面能夠和系統(tǒng)的實(shí)際元件高效對(duì)應(yīng)；最后，在界面構(gòu)建屬性設(shè)置過程中，將需要顯示的數(shù)據(jù)、填充的顏色和流動(dòng)狀態(tài)和系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，并設(shè)計(jì)好分段點(diǎn)，通過界面中動(dòng)畫連接幫助維護(hù)人員能夠直接的觀看到系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況。

3.系統(tǒng)通信設(shè)計(jì)

本次研究過程中所采用的通信技術(shù)為CAN總線通信和MODBUS通信[1]，兩個(gè)通信系統(tǒng)之間通過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換設(shè)備連接，具體包含以下幾個(gè)方面：①CAN通信。主要參照CAN2.0B的相關(guān)數(shù)據(jù)連接層相關(guān)規(guī)定，總體結(jié)構(gòu)采用鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)，每年通訊速率高達(dá)250kb，采用29位標(biāo)識(shí)符擴(kuò)展幀。該通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)建設(shè)過程中，鋰電池管理系統(tǒng)以CAN數(shù)據(jù)信息中的相關(guān)協(xié)議將數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)娇偩€上，其中每一個(gè)數(shù)據(jù)幀都包含8字節(jié)的數(shù)據(jù)新秀。②網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對(duì)CAN數(shù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收和發(fā)送，當(dāng)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換設(shè)備接收到總線數(shù)據(jù)幀包之后進(jìn)入到eCAN模塊終端，終端處理程序結(jié)合CAN約定的數(shù)據(jù)處理協(xié)議，對(duì)每一個(gè)字節(jié)上的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理和判斷，并將正確的信息和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在MODBUS數(shù)據(jù)儲(chǔ)存空間中。③在進(jìn)行MODBUS通信過程中，PLC控制系統(tǒng)為主站。只有通過PLC控制系統(tǒng)才可以對(duì)從站設(shè)備發(fā)起通信請(qǐng)求和查詢，各個(gè)從站設(shè)備只有接受到主站設(shè)備相應(yīng)的命令需求之后，才能做出相應(yīng)的應(yīng)答，各個(gè)從站之間的系統(tǒng)和設(shè)備不能實(shí)現(xiàn)直接的數(shù)據(jù)信息通信。在PLC通訊設(shè)置過程中，設(shè)置PLC為主站，地址為1，設(shè)置RTS控制為報(bào)文格式，設(shè)置COM為MODBUS通訊，無奇偶校驗(yàn)，停止位為1.其他從站設(shè)置結(jié)合主站設(shè)置模式進(jìn)行[2]。

三、強(qiáng)化風(fēng)電調(diào)度管理

內(nèi)蒙古風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)模突破百萬千瓦的地區(qū)是通遼市、烏蘭察布市、錫林郭勒盟、赤峰市、巴彥淖爾市和包頭市。上半年，內(nèi)蒙古風(fēng)電運(yùn)行情況良好，送華北網(wǎng)的風(fēng)電交易電量增加了20億千瓦時(shí)，蒙西網(wǎng)和蒙東網(wǎng)從風(fēng)電建設(shè)、運(yùn)行、調(diào)度、管理、技術(shù)創(chuàng)新等各方面積累了經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)創(chuàng)新能力都走在了全國(guó)前列。截至目前，內(nèi)蒙古已經(jīng)建成不同規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)180個(gè)，全區(qū)并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到1727萬千瓦，規(guī)模穩(wěn)居全國(guó)第一。在風(fēng)電調(diào)度管理中，需要我們強(qiáng)化風(fēng)機(jī)異常脫網(wǎng)管理探索。

1.總結(jié)近年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，全面梳理與風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)有關(guān)的保護(hù)，如頻率異常保護(hù)、電壓異常保護(hù)等，逐一核實(shí)定值是否符合國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于不符合項(xiàng)進(jìn)行了全面整改，取得良好效果，重點(diǎn)關(guān)注風(fēng)機(jī)低電壓穿越功能，風(fēng)功率預(yù)測(cè)和功率控制系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)頻率電壓保護(hù)、無功補(bǔ)償設(shè)備、繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置等配置是否滿足規(guī)范要求。

2.嚴(yán)格落實(shí)相關(guān)要求，因電氣故障脫網(wǎng)的風(fēng)機(jī)不允許采用自并網(wǎng)，退出對(duì)應(yīng)自啟動(dòng)并網(wǎng)功能，在故障原因不清，問題未整改之前不允許自啟動(dòng)并網(wǎng)。同時(shí)，強(qiáng)化并網(wǎng)前關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)管理，參與區(qū)域內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)審查，對(duì)并網(wǎng)方案和設(shè)計(jì)方案提出要求和意見，優(yōu)化風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)方式，完善風(fēng)電場(chǎng)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置配置，嚴(yán)格落實(shí)北方電網(wǎng)設(shè)備選型清單要求。

3.新能源電站故障跳閘后，電站提交的故障跳閘分析報(bào)告，由地調(diào)、省調(diào)各專業(yè)兩級(jí)審核后，省調(diào)發(fā)電科提出最終意見，才能并網(wǎng)，通過認(rèn)真分析、嚴(yán)格審核，新能源電站安全運(yùn)行水平得到持續(xù)提升。

通過上述措施，風(fēng)機(jī)異常脫網(wǎng)得到了管控，有效保障了廠網(wǎng)安全運(yùn)行和新能源的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]楊湛曄，毛建容，馬紅偉，周逢權(quán)，傅美平.微電網(wǎng)多級(jí)保護(hù)與控制的實(shí)現(xiàn)及優(yōu)化分析[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào).2012（02）