多能互补电站集中控制系统设计方案研究

多能互补电站集中控制系统设计方案研究

何叶

中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 陕西西安 710075

摘要：根据对多能互补新能源电站（包括：光伏电站、光热电站、风电场和储能电站）远方集中控制的需求，同时为了提高发电生产效率，减轻发电管理人劳动强度，特别是从统一联合调度、运行管理及有利于风-光-储能互补的角度出发，建设一套集中控制系统，接受调度中心指令，对本工程多个新能源电站进行监视与控制运行，实现风-光-储多能互补集中优化的意义。

关键词：多能互补；集中控制系统；调度

0 引言：

现今，新能源电场站需要采用集控运行方案，正常情况下，各场站通过集中控制系统监视和控制运行。集控系统负责接受调度机构下达的调度指令，并完成对各场站的控制和调节。通过集中控制系统，方便公司统筹电网调度和设备运行资源，将电站设备运行信息纳入调控平台统一管理，实现了电网负荷、潮流与设备运行一体化监控，提高了资源管理能力和电网运行效率。

基于国家产业政策及国家发展改革委、国家能源局下发《关于推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见》，本文以青海地区某多能互补集中优化示范性项目为背景，提出了一种多能互补电站集中控制系统典型设计方案，对后续多能源电站项目有一定的参考价值。

1 项目概况

本多能互补新能源电站项目规划总容量700MW，其中光伏电站200MW、光热电站50MW、风电400MW、储能电站50MW。同时设置一座330kV汇集站，各个电源点通过110kV线路接入此汇集站，汇集站通过330kV线路接入附近电网变电站。

2 集中控制系统的设计原则

本集中控制中心原则上按照能够实现对所辖风电场、光伏、光热和储能电站的全部控制和调节功能。

正常情况下：各新能源电站由本工程集控中心监视和控制运行。运维人员通过本中心及其技术支持系统，接收并执行上级电网调度中心下达的各种控制和调节命令，实现对所辖风电场、光伏、光热和储能电站的统一监视和控制，并根据不同发电方式的特点，优化发电计划和实时控制发电出力。

非正常情况：集控中心监控系统故障或有特殊要求时，本工程新能源电站可切换至现地控制模式。

3 集中控制系统电网调度接入

考虑新能源公司生产指挥体系的特点，以及电网线路系统接入方案，本工程整个系统发电以330kV线路出口统一打包上网。为实现本工程一体化运行和监视控制，在330kV汇集变电站内设置一个一体化监视控制中心（即：集中控制中心）。

在汇集站内采取有人值守模式，设置一套集中控制系统，实现对光热电站、光伏电站、储能电站、风电场四部分电厂的电厂信息监控与调度，同时，4个电厂远动信息上传调度中心，在汇集站内接受并执行电网调度中心对4个电厂的调度指令。另外，330kV汇集站远动信息同样需要上传调度中心，接受电网调度中心对330KV汇集站的调度。本工程集中控制系统接入电网调度系统如图1。

图1 集中控制系统接入电网调度系统框架图

4 集中控制系统结构设计

本控制中心技术支持系统采用一体化设计思想，遵循面向服务的架构体系，采用统一的基础支撑平台，按照实时监控与预警、新能源预测与发电计划、电能量计量和生产管理四大应用功能来构建。横向上，系统内通过统一的基础支撑平台实现四类应用的一体化运行和交互；纵向上，通过基础支撑平台实现与上级调控中心的互联，并通过本工程设置的数据网络实现各个风电场、光伏、光热、储能电站的实时通信。

为保障电力监控系统的安全，防范黑客及恶意代码等对电力监控系统的攻击和侵害，以及由此造成的电力设备事故或电力安全事故，工程设计中严格遵循落实《电力监控系统安全防护规定》及其附属的各级调度机构和不同厂站的安全防护方案。按照其相关规定，本工程技术支持系统应分为三个安全分区：安全I区：为集控系统的生产控制区域。安全II区：该区域包括其它非实时生产系统（例如：电能量、新能源发电功率预测等系统）接口区。安全III区：也叫管理信息区。

5 集中控制系统功能配置

1）系统基础平台：主要包括数据存储与管理、平台管理、数据采集与交换、系统安全，例如：操作系统、数据库、身份认证、安全授权以及网络安全设备的管理等功能。

2）实时监控与预警：主要包括电网稳态监控、二次设备在线监视与分析、综合智能分析与告警；人工控制与调节、自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）；新能源运行监测、储能电站运行监视、新能源运行趋势分析；继电保护及安稳定值远方修改、投退等(可选)、继电保护及安稳整定计算，继电保护及故障录波信息管理。

3）新能源预测、发电计划和计量：主要包括气象（风、光、温度等）监测与分析、新能源发电能力预测预报（超短、短期、中长期预报）、日前发电计划、日内发电计划、实时发电计划编制；管辖电站范围的电能量计量管理。

4）生产管理：包括场站值班运行管理、设备运行管理、生产运行报表管理，运行信息、生产统计、调度动态等多维信息的展示和发布；实现所管辖风电场、光伏、光热、储能电站的视频集中监视。

6 集中控制系统典型硬件配置

本工程集控系统在三个安全分区的原则上，采用分层分布式结构，通过通信系统提供的冗余网络通道与电站计算机监控系统连接，实现对电站信息的实时采集与处理、运行监视和远方集中控制。

系统采用面向网络的开放式、分布式体系结构，具有良好的开放性和可扩展性，由六个子系统构成：数据通信/采集子系统、数据管理子系统、人机联系子系统、安全防护子系统、WEB子系统、SCADA/应用子系统。

系统主要硬件包括网络设备、服务器、工作站、数据采集设备及附属设备。数据库管理服务器采用双机集群配置，数据采集/通信服务器、SCADA/应用服务器采用热备用冗余方式配置，保证了系统的可靠性。

7 结语

本集中控制系统设计方案是为了在风、光、热、储为主导的多能互补电站统筹实现对电场站设备的监控与调度，同时将多新能源场站和汇集站/升压站的远动信息上传到电网调度中心，接受调度中心的调度指令。为了充分利用资源兼顾节约投资从而提出的一种典型设计方案，有利于实现高效控制，提高电网整体运行效率。

参考文献：

1. 吴硕,赵东.风光互补发电系统多模式能量控制与管理研究[J].工业仪表与自动化装置,2018,(2):44-47

2. 张计科,王生铁.独立运行风光互补发电系统能量优化管理协调控制策略[J].太阳能学报,2017,38(10):2894-2903

3. 丁明,林根德,陈自年,等.一种适用于混合储能系统的控制策略[J].中国电机工程学报,2012,(7)

作者简介：姓名：何叶 (1988.02--) 性别：女，陕西省西安市人，学历：研究生，专业：电气工程及其自动化。