王夢嬌，陳洪濤，梁 巖，侯鳳春

(1.哈爾濱理工大學，哈爾濱 150080；2.國網(wǎng)松原供電公司，吉林 松原 131200)

近年來，新能源與可再生能源蓬勃發(fā)展、堅強智能電網(wǎng)的建設、節(jié)能減排戰(zhàn)略的實施、大范圍能源資源優(yōu)化配置需求以及電力監(jiān)管體系的完善都對電網(wǎng)發(fā)展提出了新的要求[1-2]。智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計劃擔負著電網(wǎng)運行分析、趨勢預測以及應急預案設計等任務，然而，傳統(tǒng)發(fā)電計劃系統(tǒng)[3]只能進行簡單的數(shù)據(jù)上報工作，沒有數(shù)據(jù)篩選、檢驗功能，另外缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接入和數(shù)據(jù)校驗機制、各能源發(fā)電計劃數(shù)據(jù)監(jiān)視等功能及數(shù)據(jù)一體化評估與考核的系統(tǒng)，迫切需要研究能夠適應新形勢新變化的先進技術。

本文依托智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)(D5000)，基于J2EE技術構建多源發(fā)電計劃協(xié)調(diào)編制系統(tǒng)架構，設計四種應用軟件系統(tǒng)功能，分別對四種應用軟件系統(tǒng)功能進行深入研究，最后以松原地區(qū)吉林晶科光伏作為示范應用，對系統(tǒng)功能進行測試。

1 系統(tǒng)總體設計

1.1 系統(tǒng)構架設計

本文采用J2EE作為技術構架，軟件構架層次結(jié)構為客戶層、表現(xiàn)層、業(yè)務層、集成層和系統(tǒng)平臺，見圖1。采用XML技術解析語法，可以從不同開發(fā)程序、不同運行環(huán)境獲得所需數(shù)據(jù)。采用Oracle數(shù)據(jù)庫，可從D5000平臺獲取監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集(supervisory control and data acquisition，SCADA)數(shù)據(jù)。采用Web Service技術可將多種功能模塊整合在一起，實現(xiàn)無縫集成。

圖1 系統(tǒng)總體架構

1.2 系統(tǒng)應用層次設計

本文設計的應用軟件系統(tǒng)功能包括數(shù)據(jù)申報與信息發(fā)布模塊、新能源消納分析模塊、監(jiān)控分析模塊、考核評估模塊，圖2為系統(tǒng)的層次結(jié)構圖，“OS”為操作系統(tǒng)。

圖2 系統(tǒng)層次結(jié)構

2 系統(tǒng)各功能模塊設計

2.1 數(shù)據(jù)申報與信息發(fā)布模塊

多源發(fā)電計劃數(shù)據(jù)申報與信息發(fā)布模塊應在發(fā)電與用電之間實現(xiàn)平衡[4-8]，保持電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，這就需要電力資源可以實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度。通過多級協(xié)同電網(wǎng)實時監(jiān)控、預警、控制系統(tǒng)的實施，實現(xiàn)高壓電網(wǎng)實時信息呈現(xiàn)，建立起廣域的信息控制系統(tǒng)，適時調(diào)整。通過故障定位系統(tǒng)、電網(wǎng)安全校核系統(tǒng)、電網(wǎng)預警系統(tǒng)、電能量采集系統(tǒng)四位一體的配合，及時發(fā)現(xiàn)問題，處理問題，統(tǒng)一調(diào)度，實現(xiàn)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行[9-12]。

通過發(fā)電計劃數(shù)據(jù)綜合校驗對數(shù)據(jù)進行校驗，可以有效預防重要數(shù)據(jù)的丟失，保證計劃數(shù)據(jù)的正常。發(fā)電計劃數(shù)據(jù)綜合校驗方法的原理是通過數(shù)據(jù)之間的相互矛盾來反映數(shù)據(jù)問題，數(shù)據(jù)校驗功能根據(jù)設置的數(shù)據(jù)校驗規(guī)則對數(shù)據(jù)進行校驗，確保只有通過校驗的數(shù)據(jù)才能進入到發(fā)電計劃業(yè)務環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)接入的方式可以采用本地E文件或遠程調(diào)用。提供數(shù)據(jù)接入狀態(tài)監(jiān)視及數(shù)據(jù)的查詢編輯，通過直觀的圖形化方式展示數(shù)據(jù)的接入狀態(tài)，提供多種靈活、方便的手段對接入數(shù)據(jù)進行查詢編輯。數(shù)據(jù)綜合校驗方法的流程見圖3。

圖3 數(shù)據(jù)校驗流程

2.2 新能源消納分析模塊

新能源消納能力的重要指標是待消納占比[13-15]，可衡量系統(tǒng)的現(xiàn)狀出力與理論最優(yōu)的接近程度，是對系統(tǒng)消納能力的定量評估，其公式為：

α=(Cth-Cr)/Cr

(1)

式中：α為待消納占比；Cth為理論最優(yōu)電量；Cr為實際消納電量。

α的正負對應新能源消納裕量和過剩，α的絕對值越小，消納能力越強。Cth是指新能源機組最優(yōu)出力下的發(fā)電量，主要與當?shù)亟?jīng)濟、特性有關，而實際消納電量與消納能力、消納現(xiàn)狀有關。

通過定量評估消納能力，對系統(tǒng)允許消納的裝機容量和發(fā)電量做較為精準的定量計算，為新能源機組定容提供最優(yōu)解，可使新能源機組出力盡量足、耗量盡量低、利潤盡量高。基于待消納占比指標，提出新能源消納能力評估流程(見圖4)。

圖4 新能源消納能力評估流程

2.3 監(jiān)控分析模塊

監(jiān)控分析功能模塊首先通過整合松原地區(qū)所有電廠的發(fā)電基礎數(shù)據(jù)庫，并對數(shù)據(jù)進行監(jiān)控分析，監(jiān)控電廠發(fā)電量[16-17]。監(jiān)控分析功能模塊主要分為三部分：發(fā)電量曲線監(jiān)控、發(fā)電量偏差監(jiān)控、日志管理。發(fā)電量曲線監(jiān)控是將電廠每日、每月電量曲線與上報地調(diào)發(fā)電計劃對比、實時監(jiān)控，確保電廠發(fā)電量與計劃相符；發(fā)電量偏差監(jiān)控是監(jiān)控電廠發(fā)電量偏低、發(fā)電量異常等情況；日志管理是將以上這些信息寫入日志當中。

2.4 考核評估模塊

智能化多源發(fā)電計劃執(zhí)行考核流程主要包括：從新能源消納分析模塊獲取新能源預測信息[18-19]，從實時監(jiān)控模塊獲取電廠發(fā)電量數(shù)據(jù)，從調(diào)度獲取電廠計劃發(fā)電數(shù)據(jù)，從生產(chǎn)運行應用獲取設備運行和電網(wǎng)運行信息，對發(fā)電企業(yè)發(fā)電計劃準確性、發(fā)電計劃執(zhí)行情況、新能源預測功率準確性進行考核和評估分析，并將考核評估分析結(jié)果向發(fā)電企業(yè)發(fā)布。該模塊還可以提供運行指標分析、月度和年度運行報告和安全分析、生產(chǎn)流程分析的綜合展示。

3 系統(tǒng)驗證與效益分析

3.1 系統(tǒng)驗證

基于J2EE的多源發(fā)電計劃協(xié)調(diào)編制系統(tǒng)管理界面包括用戶登錄、系統(tǒng)應用功能、廠站分布、團隊介紹、合作需求五個部分組成。

系統(tǒng)的功能測試目的是為了驗證系統(tǒng)是否達到設計時的要求，系統(tǒng)通過測試用例來驗證各項性能的達標情況。下面分別以吉林晶科光伏的監(jiān)控分析模塊和考核評估模塊為例進行功能展示。

監(jiān)控分析模塊功能展示，通過系統(tǒng)管理員提供賬號登陸該系統(tǒng)，查詢電廠名稱，進入監(jiān)控分析模塊，選擇日志查詢功能，輸入日志查詢時間范圍，可看到共有四條日志記錄，詳細說明晶科光伏發(fā)電計劃情況，并且具有實時監(jiān)控功能。吉林晶科光伏2018年7月考核情況，共有8項考核內(nèi)容：發(fā)電計劃曲線考核；發(fā)電量偏差考核；新能源消納能力考核；非計劃停電臨檢考核；安全管理考核；調(diào)度管理考核；技術指導和管理考核；檢修管理考核。它可直觀清晰地展示考核結(jié)果：發(fā)電計劃曲線考核3次越限，5次偏高；發(fā)電量偏差率3.24%；新能源機組出力不足，耗量較高；其余各項考核合格。

3.2 效益分析

應用該系統(tǒng)編制地區(qū)電網(wǎng)發(fā)電計劃，以松原地區(qū)吉林晶科光伏為例，2018年1月，月計劃與實際發(fā)電量分別為4.215×107kW·h和3.929×107kW·h，與計劃偏差6.79%。新系統(tǒng)投入使用后，2018年10月，月計劃發(fā)電量4.783×107kW·h，月實際發(fā)電量4.697×107kW·h，與計劃偏差1.80%，大大提高了發(fā)電計劃準確性，有效規(guī)避實時調(diào)度運行風險。

該系統(tǒng)已在松原地區(qū)4座電廠投入使用，可解決數(shù)據(jù)質(zhì)量差、需要人工查找數(shù)據(jù)異常等問題；每座220kV電站預估經(jīng)濟效益約1.8×105元/年，每座66kV電站預估經(jīng)濟效益約1.2×105元/年，可確保電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行，最大限度地實現(xiàn)電力行業(yè)的節(jié)能減排。

4 結(jié)束語

基于J2EE多源發(fā)電計劃協(xié)調(diào)編制系統(tǒng)采用較為簡單的規(guī)則推理機制，實現(xiàn)比較容易。該系統(tǒng)建成后可實現(xiàn)省、地、縣公司三級發(fā)電計劃統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一訪問，為吉林省各級調(diào)度管理人員打通數(shù)據(jù)壁壘，提供精準的信息化服務。通過對數(shù)據(jù)申報與信息發(fā)布模塊、新能源消納分析模塊、監(jiān)控分析模塊、考核評估模塊的研究，實現(xiàn)多源電廠發(fā)電計劃精準上報、發(fā)電量在線監(jiān)視及發(fā)電計劃考核評估等功能，有效解決發(fā)電計劃信息不暢、數(shù)據(jù)異常、消納占比偏高等問題，現(xiàn)已形成完備技術體系，具有通用性、可拓展性。