于磊，尚金金

（1.河南省電力公司檢修公司，河南鄭州450000；2.河南省電力公司平頂山供電公司，河南平頂山467000）

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智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計(jì)劃體系架構(gòu)及技術(shù)研究

于磊1，尚金金2

（1.河南省電力公司檢修公司，河南鄭州450000；2.河南省電力公司平頂山供電公司，河南平頂山467000）

通過理清智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計(jì)劃體系架構(gòu)，研究相關(guān)技術(shù)，論證關(guān)鍵技術(shù)組合的可行性，探索進(jìn)一步優(yōu)化組合的可能性，希望為智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計(jì)劃體系的發(fā)展提供參考。

智能電網(wǎng)；調(diào)度發(fā)電；計(jì)劃體系架構(gòu)；技術(shù)研究

引言

新時(shí)代，如何可持續(xù)利用資源，降低損耗，提高清潔能源的利用率成為各國(guó)發(fā)展面臨的重大問題和亟待解決的技術(shù)性難題，資源的日益短缺催生了電網(wǎng)資源的整合。電力資源作為一種清潔能源，如何高效地加以開發(fā)利用，也成為了各國(guó)政府日益重視的問題，在之前瑣碎、不協(xié)調(diào)的電力體系下，電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計(jì)劃體系應(yīng)運(yùn)而生。新體系可以有效提高電力資源的利用率，統(tǒng)一調(diào)配，有針對(duì)性整合資源，增加配給。當(dāng)下，智能電網(wǎng)體系在各國(guó)并未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，但是必將是一場(chǎng)電力工業(yè)革命，是新時(shí)代發(fā)展的需要。通過分析電網(wǎng)發(fā)電計(jì)劃體系架構(gòu)及技術(shù)分析，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)存體系中的不足之處，改進(jìn)技術(shù)，有助于進(jìn)一步優(yōu)化智能電網(wǎng)體系建設(shè)。

1　智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計(jì)劃體系內(nèi)涵

智能電網(wǎng)調(diào)度體系以特高壓電網(wǎng)為主要網(wǎng)絡(luò)，各低級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)為輔，多級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)的綜合輸電網(wǎng)絡(luò)體系。由國(guó)家電網(wǎng)公司牽頭，統(tǒng)一組織、幾種創(chuàng)新研發(fā)，各分級(jí)研發(fā)機(jī)構(gòu)參與，各級(jí)調(diào)度控制中心參與研發(fā)、執(zhí)行，部門結(jié)合、上下聯(lián)動(dòng)的整體架構(gòu)體系。

該體系通過頂層優(yōu)化設(shè)計(jì)，分級(jí)研發(fā)、調(diào)度機(jī)構(gòu)積極參與執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)電力資源的整體規(guī)劃，統(tǒng)一布局，滿足各大電網(wǎng)高效運(yùn)行的需要，并提供切實(shí)可靠的技術(shù)支持，保障電網(wǎng)運(yùn)行安全，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，靈活接入各種所需資源。智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計(jì)劃體系架構(gòu)兼具科學(xué)性、靈活性、綜合性、穩(wěn)定性、高效性等特點(diǎn)［1］。

2　智能電網(wǎng)發(fā)展歷程

縱觀我國(guó)智能電網(wǎng)體系發(fā)展歷程，一直伴隨著技術(shù)的革新與基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，大體可以分為三個(gè)階段：一是學(xué)習(xí)階段，吸收各國(guó)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，布局中國(guó)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。二是研發(fā)創(chuàng)新階段，探索適合中國(guó)國(guó)情的電網(wǎng)體系，綜合考量，整體規(guī)劃。三是走在世界先進(jìn)潮流階段，研發(fā)具有世界領(lǐng)先性的技術(shù)，支撐世界一流智能電網(wǎng)體系建設(shè)。

學(xué)習(xí)階段大體始于20世紀(jì)80年代，為滿足跨省智能電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，電力部引進(jìn)“四大網(wǎng)”能量管理系統(tǒng)及開發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)電網(wǎng)體系的布局。研發(fā)創(chuàng)新階段指20世紀(jì)90年代，在前期基礎(chǔ)工作經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，中國(guó)工作人員不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)，順應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)潮流，自主研發(fā)創(chuàng)新。中國(guó)電力科學(xué)院自主研發(fā)新一代的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)CC-2000、國(guó)家自動(dòng)化研究院自主研發(fā)SD-6000，這兩項(xiàng)新技術(shù)得到了市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可，占據(jù)較大市場(chǎng)份額，并且技術(shù)水平與當(dāng)時(shí)國(guó)際領(lǐng)先系統(tǒng)SPIDER持平。第三階段始于21世紀(jì)初，基于大規(guī)模的需求及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性得到了越來越多的重視［2］。國(guó)家電網(wǎng)公司也全面啟動(dòng)智能電網(wǎng)發(fā)電調(diào)度系統(tǒng)的技術(shù)研發(fā)與集成應(yīng)用，至2013年，智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋32個(gè)省地導(dǎo)讀控制中心，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)智能調(diào)度發(fā)電的統(tǒng)一化運(yùn)作，大大提高了電力資源的高效利用。

3　智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計(jì)劃體系架構(gòu)

智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電體系主要實(shí)現(xiàn)電力資源的“橫向集成、縱向貫通”，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保持統(tǒng)一、穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1）電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度。智能電網(wǎng)發(fā)電計(jì)劃體系應(yīng)在發(fā)電與用電之間實(shí)現(xiàn)平衡，保持電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，這就需要電力資源可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度。通過多級(jí)協(xié)同電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)警、控制系統(tǒng)的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)高壓電網(wǎng)實(shí)時(shí)信息呈現(xiàn)，建立起廣域的信息控制系統(tǒng)，適時(shí)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(yù)警系統(tǒng)、電能量采集系統(tǒng)四位一體的配合，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，處理問題，統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2）數(shù)據(jù)一體化。實(shí)時(shí)進(jìn)行電網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸并及時(shí)分析，是保障電網(wǎng)統(tǒng)一運(yùn)行的要求。各分級(jí)電網(wǎng)調(diào)度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)數(shù)據(jù)，并將問題數(shù)據(jù)及時(shí)上報(bào)，電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的及時(shí)獲得是相關(guān)工作人員第一時(shí)間了解情況并解決問題的基礎(chǔ)。

智能電網(wǎng)體系龐雜，實(shí)時(shí)電量、故障預(yù)警等多系統(tǒng)并行，信息的相互交換及利用頻繁，各級(jí)信息的交換所使用的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一，參考公共信息模型，形成覆蓋各基層調(diào)度中心的統(tǒng)一信息模型，信息對(duì)象的編碼原則、借口、擴(kuò)展方式都應(yīng)當(dāng)制定一致的原則。對(duì)于已經(jīng)實(shí)施的系統(tǒng)，可以通過增加相應(yīng)的適配器進(jìn)行數(shù)據(jù)信息校正，推陳出新，以此為基礎(chǔ)，才能切實(shí)操作，為智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計(jì)劃體系的順利實(shí)施提供標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)支撐。

3）功能一體化。智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)基本功能一致，才可以保障數(shù)據(jù)的有效傳輸，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享。目前在建的電網(wǎng)輔助系統(tǒng)與預(yù)警系統(tǒng)的主要功能是為電網(wǎng)工作人員提供實(shí)時(shí)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)，可以將電網(wǎng)輔助系統(tǒng)與預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用到電網(wǎng)的運(yùn)行方式安排上。在同一的數(shù)據(jù)平臺(tái)上，根據(jù)現(xiàn)有情況實(shí)時(shí)調(diào)整工作安排，最大化的利用數(shù)據(jù)信息。

4　技術(shù)探索

4.1預(yù)測(cè)技術(shù)

預(yù)測(cè)技術(shù)主要包括母線負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)與可再生能源發(fā)電預(yù)測(cè)技術(shù)。電網(wǎng)母線負(fù)荷預(yù)測(cè)是統(tǒng)一調(diào)度電力資源的前提，所有的電網(wǎng)必須在其負(fù)荷范圍內(nèi)運(yùn)行，傳統(tǒng)的母線負(fù)荷預(yù)測(cè)大都是以歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)推算，實(shí)效性不高。為此，智能化的預(yù)測(cè)與校正技術(shù)不可或缺，根據(jù)母線負(fù)荷數(shù)據(jù)的變化，實(shí)施校正數(shù)據(jù)，保持相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并建立數(shù)據(jù)庫，作為智能化校正的基礎(chǔ)?？稍偕茉词兆匀画h(huán)境影響較大，電網(wǎng)接入分散，給電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來較大影響［3］。通過智能化廣泛式數(shù)據(jù)記憶，基于智能化模型，推算各種情況下可再生資源的發(fā)電能力是智能電網(wǎng)發(fā)電計(jì)劃體系中的重要基礎(chǔ)，以此，才會(huì)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)發(fā)電與用電兩端的運(yùn)行平衡。

4.2安全校核技術(shù)

傳統(tǒng)的安全校核技術(shù)是以靜態(tài)的歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以此作為約束，對(duì)發(fā)電計(jì)劃進(jìn)行控制。這種粗放式的安全控制技術(shù)，對(duì)預(yù)測(cè)值與實(shí)際發(fā)電量之間的平衡關(guān)系控制的比較粗糙，不利于電力資源的最大開發(fā)利用。因此，建立智能化、精細(xì)化的智能控制技術(shù)顯得更加重要，深入研究高壓電網(wǎng)和交直流混合系統(tǒng)模型，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，全時(shí)段實(shí)時(shí)調(diào)整數(shù)據(jù)，可以快速準(zhǔn)確的判斷電網(wǎng)的安全狀況，在電網(wǎng)安全運(yùn)行的情況下，實(shí)現(xiàn)效益最大化。

4.3評(píng)估技術(shù)

智能電網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)依賴于評(píng)估技術(shù)的精準(zhǔn)性。通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的記錄、整合、分析，以精準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型為指導(dǎo)，預(yù)測(cè)未來需用量，評(píng)測(cè)現(xiàn)有負(fù)荷量，得出現(xiàn)有電網(wǎng)客觀的運(yùn)行狀況，才能促進(jìn)整個(gè)電網(wǎng)體系的有效運(yùn)行，評(píng)估技術(shù)具有統(tǒng)領(lǐng)全局的重要作用［4］。

盡管智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計(jì)劃體系取得了突出的進(jìn)步，一定程度上實(shí)現(xiàn)了電力資源的調(diào)配整合，但是面對(duì)日益變化的社會(huì)需求，電網(wǎng)體系的安全運(yùn)行、可再生資源的有效吸收、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全性都面對(duì)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。諸如調(diào)度發(fā)電平臺(tái)的集群化應(yīng)用、變電站及電網(wǎng)模型、實(shí)時(shí)信息共享系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全都需要在現(xiàn)有水平的基礎(chǔ)上，不斷更新，適應(yīng)更嚴(yán)峻的市場(chǎng)環(huán)境變化。

5　結(jié)語

智能電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計(jì)劃體系是從統(tǒng)一控制角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)橫向、縱向資源的整合，在電網(wǎng)安全負(fù)荷量的前提下，實(shí)現(xiàn)電力資源的高效、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)開發(fā)利用。整個(gè)調(diào)度體系實(shí)現(xiàn)了由點(diǎn)到面的全覆蓋控制，可以最大化地實(shí)現(xiàn)利用率。技術(shù)的開發(fā)是調(diào)度體系運(yùn)轉(zhuǎn)的保障，智能化使復(fù)雜的系統(tǒng)具有敏銳的問題發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)校正、預(yù)測(cè)的能力，進(jìn)一步提升調(diào)度體系運(yùn)行的科學(xué)性與精細(xì)化程度，避免了認(rèn)為工作的疏忽，保障電網(wǎng)調(diào)度發(fā)電計(jì)劃體系的高效運(yùn)行。

［1］辛耀中，石俊杰，周京陽，等.智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)現(xiàn)狀與技術(shù)展望［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015（1）:2-8.

［2］王恒，辛耀中，尚學(xué)偉，等.智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線技術(shù)［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015（1）:9-13；182.

［3］周京陽，王斌，周劼英，等.市場(chǎng)機(jī)制下智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)調(diào)度計(jì)劃應(yīng)用模型及分析［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015（1）:124-130.

［4］金芬蘭，王昊，范廣民，等.智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的變電站集中監(jiān)控功能設(shè)計(jì)［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015（1）:241-247.

（編輯：劉楠）

Research on Architecture and Technology of Intelligent Grid Scheduling Power Generation Planning

Yu Lei1，Shang Jinjin2
（1.Maintenance Branch of Henan Electric Power Com pany，ZhengZhou Henan 450000；2. Pingdingshan Electric Power Branch of Henan Electric Power Company，Pingdingshan Henan 467000）

This paper analyzes the current situation of intelligent grid scheduling power generation planning system，analyze the related technologies，demonstrate the feasibility of key technologies，and explore the possibility of further optimization to provide a refer ence for the development of intelligent power grid scheduling system.

smart grid；scheduling power generation；scheduling system；technological research

TM734

A

2095-0748（2015）23-0062-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2015.23.27

2015-10-30

于磊（1986—），男，河南周口人，碩士，助理工程師，現(xiàn)就職于河南省電力公司檢修公司，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化；尚金金（1987—），女，河南平頂山人，本科，助理工程師，現(xiàn)就職于河南省電力公司平頂山供電公司，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。