牛強

摘 要： 在資源緊缺和環(huán)保問題日趨嚴重的環(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)境保護和經(jīng)濟效益等多方面尤其自身有明顯的優(yōu)勢，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，更好的利用該項技術(shù)，需要我們建設(shè)一個局部自我控制，保護和管理的發(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，提高電網(wǎng)能源中的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。

關(guān)鍵詞：實時電力交易 新能源電網(wǎng) 能量管理策略

中圖分類號：TM92 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：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。國電電力在全力推進水電和新能源“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風(fēng)電站，詳細列明來風(fēng)量、理論發(fā)電量、應(yīng)發(fā)電量和風(fēng)能利用效率，對站外損失電量和站內(nèi)損失電量進行詳細分析。在風(fēng)電單位經(jīng)濟分析中，新增風(fēng)電利用率、棄風(fēng)率、故障損失率、計劃檢修損失率、受累損失率等內(nèi)容。

一、國內(nèi)外風(fēng)能發(fā)電政策

1.德國

德國是從上世紀九十年代以來，風(fēng)能發(fā)電最為迅猛的國家之一。在利用風(fēng)能發(fā)電過程中，一方面對設(shè)備制造商進行補貼，一方面對風(fēng)力發(fā)電的投資者進行最直接的補貼，例如選用每臺450-2000千瓦機組，則每千瓦補貼120美元，并提供優(yōu)惠的低息貸款。最后一個方面是發(fā)電補貼，從1991年開始，對風(fēng)電上網(wǎng)提供每千瓦時電量給予0.06馬克的補貼。

2.美國和印度

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

3.中國風(fēng)電發(fā)電政策

①電價改革政策。明確了風(fēng)電不參與市場競爭，有政府定價或者招標(biāo)價格優(yōu)先購買。當(dāng)電力市場成熟之后，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)化和針對性的可再生能源競爭機制。②稅收政策。增值稅減半征收，風(fēng)力發(fā)電電價每千瓦時下降0.05～0.05元。進口關(guān)稅設(shè)備按照5%，零部件按照1%征收，占地費用按照實際占用面積計算。③激勵政策。明確發(fā)展目標(biāo)，實現(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)，并對增值稅和所得稅進行進一步優(yōu)惠。④風(fēng)電特許權(quán)。為了更好促進我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)更好的發(fā)展，政府部分實施了風(fēng)電特許權(quán)示范項目，特許權(quán)是指用特許權(quán)的方法開采國家所有的礦產(chǎn)資源或建設(shè)政府監(jiān)管的公共基礎(chǔ)設(shè)施項目，項目本身的商業(yè)風(fēng)險需要企業(yè)自身承擔(dān)，政府承擔(dān)政策變動風(fēng)險。通過實行風(fēng)電特許權(quán)，在該領(lǐng)域中引入市場機制，吸引更多資本，打破壟斷，同時還能夠提升投資者積極性，增強我國風(fēng)電市場的競爭能力。

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

二、實時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

本次研究采用PLC控制系統(tǒng)對各個元件進行控制，系統(tǒng)的能量管理控制策略主要由PLC控制軟件實現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)上電之后，初始化程序啟動，隨后對系統(tǒng)進行故障檢測和報警處理，通過MODBUS主站上各個功能性模塊，實現(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，對開關(guān)接觸器進行自動控制。

在故障檢測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)超過一定的故障報警次數(shù)之后，系統(tǒng)就會默認通信連接存在故障，此時，PLC系統(tǒng)會自動清理系統(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)中各個能量能夠自動切離供電。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)可以通過照越級操，實現(xiàn)對各個能量源的手動控制。

2.人機交互界面設(shè)計

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

人機交互界面在設(shè)計過程中，主要分為三個步驟，第一個是建立完善的數(shù)據(jù)庫，第二個是建立界面元器件組態(tài)，第三個是構(gòu)件動畫連接。首先，數(shù)據(jù)庫是實現(xiàn)窗口界面和PLC數(shù)據(jù)動態(tài)交換的基礎(chǔ)，通過組態(tài)軟件先定義存放于數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象，設(shè)置對象名稱，初始數(shù)值、數(shù)據(jù)類型和存盤屬性以及報警屬性；其次，設(shè)計簡潔容易操作的界面，確保界面能夠和系統(tǒng)的實際元件高效對應(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)、填充的顏色和流動狀態(tài)和系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行一一對應(yīng)，并設(shè)計好分段點，通過界面中動畫連接幫助維護人員能夠直接的觀看到系統(tǒng)運行的實際情況。

3.系統(tǒng)通信設(shè)計

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)采用鏈式拓撲結(jié)構(gòu)，每年通訊速率高達250kb，采用29位標(biāo)識符擴展幀。該通信系統(tǒng)設(shè)計建設(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)備可以實現(xiàn)對CAN數(shù)數(shù)據(jù)的實時接收和發(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，對每一個字節(jié)上的數(shù)據(jù)信息進行處理和判斷，并將正確的信息和數(shù)據(jù)儲存在MODBUS數(shù)據(jù)儲存空間中。③在進行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)才可以對從站設(shè)備發(fā)起通信請求和查詢，各個從站設(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，各個從站之間的系統(tǒng)和設(shè)備不能實現(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控制為報文格式，設(shè)置COM為MODBUS通訊，無奇偶校驗，停止位為1.其他從站設(shè)置結(jié)合主站設(shè)置模式進行[2]。

三、強化風(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，蒙西網(wǎng)和蒙東網(wǎng)從風(fēng)電建設(shè)、運行、調(diào)度、管理、技術(shù)創(chuàng)新等各方面積累了經(jīng)驗，運行管理經(jīng)驗、技術(shù)創(chuàng)新能力都走在了全國前列。截至目前，內(nèi)蒙古已經(jīng)建成不同規(guī)模風(fēng)電場180個，全區(qū)并網(wǎng)風(fēng)電裝機容量達到1727萬千瓦，規(guī)模穩(wěn)居全國第一。在風(fēng)電調(diào)度管理中，需要我們強化風(fēng)機異常脫網(wǎng)管理探索。

1.總結(jié)近年的運行經(jīng)驗，全面梳理與風(fēng)機脫網(wǎng)有關(guān)的保護，如頻率異常保護、電壓異常保護等，逐一核實定值是否符合國家、行業(yè)標(biāo)準，對于不符合項進行了全面整改，取得良好效果，重點關(guān)注風(fēng)機低電壓穿越功能，風(fēng)功率預(yù)測和功率控制系統(tǒng)、風(fēng)機頻率電壓保護、無功補償設(shè)備、繼電保護及安全自動裝置等配置是否滿足規(guī)范要求。

2.嚴格落實相關(guān)要求，因電氣故障脫網(wǎng)的風(fēng)機不允許采用自并網(wǎng)，退出對應(yīng)自啟動并網(wǎng)功能，在故障原因不清，問題未整改之前不允許自啟動并網(wǎng)。同時，強化并網(wǎng)前關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)管理，參與區(qū)域內(nèi)風(fēng)電場的設(shè)計審查，對并網(wǎng)方案和設(shè)計方案提出要求和意見，優(yōu)化風(fēng)電場并網(wǎng)方式，完善風(fēng)電場繼電保護及安全自動裝置配置，嚴格落實北方電網(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告，由地調(diào)、省調(diào)各專業(yè)兩級審核后，省調(diào)發(fā)電科提出最終意見，才能并網(wǎng)，通過認真分析、嚴格審核，新能源電站安全運行水平得到持續(xù)提升。

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

參考文獻

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