王夢(mèng)嬌，陳洪濤，梁 巖，侯鳳春

(1.哈爾濱理工大學(xué)，哈爾濱 150080；2.國(guó)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(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)、節(jié)能減排戰(zhàn)略的實(shí)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(duì)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(jì)劃擔(dān)負(fù)著電網(wǎng)運(yùn)行分析、趨勢(shì)預(yù)測(cè)以及應(yīng)急預(yù)案設(shè)計(jì)等任務(wù)，然而，傳統(tǒng)發(fā)電計(jì)劃系統(tǒng)[3]只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)上報(bào)工作，沒有數(shù)據(jù)篩選、檢驗(yàn)功能，另外缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接入和數(shù)據(jù)校驗(yàn)機(jī)制、各能源發(fā)電計(jì)劃數(shù)據(jù)監(jiān)視等功能及數(shù)據(jù)一體化評(píng)估與考核的系統(tǒng)，迫切需要研究能夠適應(yīng)新形勢(shì)新變化的先進(jìn)技術(shù)。

本文依托智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)(D5000)，基于J2EE技術(shù)構(gòu)建多源發(fā)電計(jì)劃協(xié)調(diào)編制系統(tǒng)架構(gòu)，設(shè)計(jì)四種應(yīng)用軟件系統(tǒng)功能，分別對(duì)四種應(yīng)用軟件系統(tǒng)功能進(jìn)行深入研究，最后以松原地區(qū)吉林晶科光伏作為示范應(yīng)用，對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行測(cè)試。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)

本文采用J2EE作為技術(shù)構(gòu)架，軟件構(gòu)架層次結(jié)構(gòu)為客戶層、表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層、集成層和系統(tǒng)平臺(tái)，見圖1。采用XML技術(shù)解析語法，可以從不同開發(fā)程序、不同運(yùn)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(tái)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(shù)可將多種功能模塊整合在一起，實(shí)現(xiàn)無縫集成。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

1.2 系統(tǒng)應(yīng)用層次設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的應(yīng)用軟件系統(tǒng)功能包括數(shù)據(jù)申報(bào)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(píng)估模塊，圖2為系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)圖，“OS”為操作系統(tǒng)。

圖2 系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

2 系統(tǒng)各功能模塊設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)申報(bào)與信息發(fā)布模塊

多源發(fā)電計(jì)劃數(shù)據(jù)申報(bào)與信息發(fā)布模塊應(yīng)在發(fā)電與用電之間實(shí)現(xiàn)平衡[4-8]，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[9-12]。

通過發(fā)電計(jì)劃數(shù)據(jù)綜合校驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，可以有效預(yù)防重要數(shù)據(jù)的丟失，保證計(jì)劃數(shù)據(jù)的正常。發(fā)電計(jì)劃數(shù)據(jù)綜合校驗(yàn)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(yàn)功能根據(jù)設(shè)置的數(shù)據(jù)校驗(yàn)規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，確保只有通過校驗(yàn)的數(shù)據(jù)才能進(jìn)入到發(fā)電計(jì)劃業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)接入的方式可以采用本地E文件或遠(yuǎn)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(duì)接入數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢編輯。數(shù)據(jù)綜合校驗(yàn)方法的流程見圖3。

圖3 數(shù)據(jù)校驗(yàn)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(biāo)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(duì)系統(tǒng)消納能力的定量評(píng)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(shí)際消納電量。

α的正負(fù)對(duì)應(yīng)新能源消納裕量和過剩，α的絕對(duì)值越小，消納能力越強(qiáng)。Cth是指新能源機(jī)組最優(yōu)出力下的發(fā)電量，主要與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、特性有關(guān)，而實(shí)際消納電量與消納能力、消納現(xiàn)狀有關(guān)。

通過定量評(píng)估消納能力，對(duì)系統(tǒng)允許消納的裝機(jī)容量和發(fā)電量做較為精準(zhǔn)的定量計(jì)算，為新能源機(jī)組定容提供最優(yōu)解，可使新能源機(jī)組出力盡量足、耗量盡量低、利潤(rùn)盡量高?；诖{占比指標(biāo)，提出新能源消納能力評(píng)估流程(見圖4)。

圖4 新能源消納能力評(píng)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(chǔ)數(shù)據(jù)庫，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(bào)地調(diào)發(fā)電計(jì)劃對(duì)比、實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保電廠發(fā)電量與計(jì)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(dāng)中。

2.4 考核評(píng)估模塊

智能化多源發(fā)電計(jì)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(yù)測(cè)信息[18-19]，從實(shí)時(shí)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(jì)劃發(fā)電數(shù)據(jù)，從生產(chǎn)運(yùn)行應(yīng)用獲取設(shè)備運(yùn)行和電網(wǎng)運(yùn)行信息，對(duì)發(fā)電企業(yè)發(fā)電計(jì)劃準(zhǔn)確性、發(fā)電計(jì)劃執(zhí)行情況、新能源預(yù)測(cè)功率準(zhǔn)確性進(jìn)行考核和評(píng)估分析，并將考核評(píng)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(yùn)行指標(biāo)分析、月度和年度運(yùn)行報(bào)告和安全分析、生產(chǎn)流程分析的綜合展示。

3 系統(tǒng)驗(yàn)證與效益分析

3.1 系統(tǒng)驗(yàn)證

基于J2EE的多源發(fā)電計(jì)劃協(xié)調(diào)編制系統(tǒng)管理界面包括用戶登錄、系統(tǒng)應(yīng)用功能、廠站分布、團(tuán)隊(duì)介紹、合作需求五個(gè)部分組成。

系統(tǒng)的功能測(cè)試目的是為了驗(yàn)證系統(tǒng)是否達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)的要求，系統(tǒng)通過測(cè)試用例來驗(yàn)證各項(xiàng)性能的達(dá)標(biāo)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(píng)估模塊為例進(jìn)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(hào)登陸該系統(tǒng)，查詢電廠名稱，進(jìn)入監(jiān)控分析模塊，選擇日志查詢功能，輸入日志查詢時(shí)間范圍，可看到共有四條日志記錄，詳細(xì)說明晶科光伏發(fā)電計(jì)劃情況，并且具有實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。吉林晶科光伏2018年7月考核情況，共有8項(xiàng)考核內(nèi)容：發(fā)電計(jì)劃曲線考核；發(fā)電量偏差考核；新能源消納能力考核；非計(jì)劃停電臨檢考核；安全管理考核；調(diào)度管理考核；技術(shù)指導(dǎo)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(jì)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(jī)組出力不足，耗量較高；其余各項(xiàng)考核合格。

3.2 效益分析

應(yīng)用該系統(tǒng)編制地區(qū)電網(wǎng)發(fā)電計(jì)劃，以松原地區(qū)吉林晶科光伏為例，2018年1月，月計(jì)劃與實(shí)際發(fā)電量分別為4.215×107kW·h和3.929×107kW·h，與計(jì)劃偏差6.79%。新系統(tǒng)投入使用后，2018年10月，月計(jì)劃發(fā)電量4.783×107kW·h，月實(shí)際發(fā)電量4.697×107kW·h，與計(jì)劃偏差1.80%，大大提高了發(fā)電計(jì)劃準(zhǔn)確性，有效規(guī)避實(shí)時(shí)調(diào)度運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

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(yù)估經(jīng)濟(jì)效益約1.8×105元/年，每座66kV電站預(yù)估經(jīng)濟(jì)效益約1.2×105元/年，可確保電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，最大限度地實(shí)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(jì)劃協(xié)調(diào)編制系統(tǒng)采用較為簡(jiǎn)單的規(guī)則推理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)比較容易。該系統(tǒng)建成后可實(shí)現(xiàn)省、地、縣公司三級(jí)發(fā)電計(jì)劃統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一訪問，為吉林省各級(jí)調(diào)度管理人員打通數(shù)據(jù)壁壘，提供精準(zhǔn)的信息化服務(wù)。通過對(duì)數(shù)據(jù)申報(bào)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(píng)估模塊的研究，實(shí)現(xiàn)多源電廠發(fā)電計(jì)劃精準(zhǔn)上報(bào)、發(fā)電量在線監(jiān)視及發(fā)電計(jì)劃考核評(píng)估等功能，有效解決發(fā)電計(jì)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(shù)體系，具有通用性、可拓展性。