基于北斗技术的分布式新能源智能调控

黄少雄，李端超，陈 实，黄太贵

（国网安徽省电力公司，安徽 合肥 230022）

基于北斗技术的分布式新能源智能调控

黄少雄，李端超，陈 实，黄太贵

（国网安徽省电力公司，安徽 合肥 230022）

随着社会经济的发展，传统化石能源消费模式已渐现弊端，太阳能、风能等可再生能源的开发和利用无疑是社会经济可持续发展的必由之路。目前电网对可再生能源的接入主要采用分布式发电技术，但分布式发电具有分散、随机变动等特点，大量的分布式电源的接入给电网的安全稳定运行带来极大影响。如何采集这些分布式电源的运行信息，实现对分布式电源的智能调度管理是迫切需要解决的问题。提出了基于北斗技术的分布式电源信息采集方案，实现对分布式新能源的实时信息采集和智能调度控制，解决其对电网安全的影响，保障新能源的安全接入和高效利用。

北斗；分布式发电；新能源；智能调控

大电网与分布式供电系统相结合已被世界许多能源、电力专家认为是能提高供电可靠性和灵活性，同时又能节省投资、降低能耗的主要供电方式，是未来电力工业的发展方向［1］。同时也是实现新能源接入的主要手段。

目前安徽省内分布式小电源包括小型水电站、风电厂、光伏电站、小型生物质能发电厂等共567座，总装机容量2 128 MW，约占社会总装机容量的8%，相当于2座百万级装机的大电厂，总发电能力不可小觑。这些分布式电厂由于受地理环境等因素的影响，多数不具备与电力调控中心通信的条件，调控中心缺乏对此类小型发电企业的实时调度管理手段，不利于电网安全和新能源的合理调配，增加电量损耗。因此，迫切需要寻找一种建设投资少、安全可靠性高的技术方案，实现对分布式新能源的智能调度控制。

1 北斗卫星导航系统技术特点

要实现对分布式新能源发电厂的智能调度控制，首先需要各发电厂的电力自动化设备、安全自动保护设备、故障及事件记录等智能设备由统一的卫星授时，实现同步运行；其次是要建立调控中心与发电厂的信息通信，使调控中心可以实时采集分布式电源的运行信息并对其进行远程监控。

目前全世界有4套卫星导航系统：中国“北斗”、美国“GPS”、俄罗斯“格洛纳斯”和欧洲“伽利略”。这4套系统均具备卫星授时功能，但只有中国的北斗卫星导航系统实现了通信功能的集成，目前服务范围已覆盖中国及周边地区，这无疑为分布式新能源电厂的智能调度控制提供了重要的技术支撑。

目前，北斗卫星短报文通信服务属于授权服务，民用通信中每条短报文信息最大容量为44个汉字或157个16进制数［2］。可实现电厂与调控中心系统间的双向简短数字报文通信（以下简称短信）。短信传输过程由以下几个步骤组成：①将分布式电源点的运行信息以短信形式通过电厂的终端机上传到北斗卫星；②北斗卫星接收到上传短信后，再向地面的中心站转发；③中心站将接收到的短信解析后提供给智能电网调度控制系统；④智能电网调度控制系统的控制指令也可以短信形式通过中心站下发到电厂的终端机，实现对分布式电源的远程控制。

2 智能电网调度控制系统

智能化调度是未来电网发展的必然趋势，其最终目标是建立一个基于广域同步信息的网络保护和紧急控制一体化的新理论与新技术，协调电力系统元件的保护和控制、区域稳定控制、紧急控制、解列控制和恢复控制等具有多道安全防线的综合防御体系［3］。

目前国家电网公司的智能调度控制系统已建成并投运，智能电网调度技术支持系统由基础平台和实时监控与预警、调度计划、安全校核、调度管理四类应用组成［4］（见图1）。

图1 智能电网调度技术支持系统体系架构图

主调系统和备调系统采用完全相同的系统体系架构，具有相同的功能并实现主、备调的一体化运行。横向上，调度系统内通过统一的基础平台实现四类应用的一体化运行；纵向上，通过统一的基础平台实现各级调度技术支持系统间的协同运作。最终实现整个电网的智能化调度控制。

建设智能调度是促进节能减排、服务和谐社会和“两型”社会、构建国家能源战略的需要［5］。通过先进的调度和控制技术服务于灵活的能源接入，实现广域范围的能源资源瞬时优化配置，实现对大规模可再生能源开发的有效接纳，促进经济社会可持续发展［6］。建设智能调度是加强电网安全保障和提升抵御风险能力的重要手段。

3 总体架构与技术方案

要实现对分布式新能源电厂的智能调度控制，采用智能电网调度控制系统与北斗技术对接的方案无疑是最优的选择。在分布式电源侧配置电力数据北斗卫星采集终端实现电源侧实时数据和非实时数据的综合采集，并通过北斗卫星通道将数据上传到调度主站端，由主站信息平台集中处理和存储。同时，信息管理平台与智能电网调度控制系统各功能模块进行信息交互，供智能调度、运行监控和网损计算分析使用（见图2）。

图2 基于北斗技术的分布式新能源调控架构图

整个系统分为主站层、通信传输层和子站层，主站与子站采用星型拓扑结构，便于多个子站灵活方便地接入主站。

3.1 子站层配置

子站层配置电力信息北斗卫星采集终端。采集内容包括：遥信数据（开关量等信息）；遥测数据（三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数以及水位等数据）；计量数据（正向有功、反向有功、正向无功、反向无功等）。同时利用电力信息北斗卫星采集终端实现对站内自动化设备的北斗卫星时钟同步。采集终端还可以接收调度端的控制指令，实现调度端对厂站端设备的远程控制。

3.2 通信传输层配置

通信传输层采用北斗卫星通信通道，通信传输电力信息包括以下几个步骤：①获取北斗通信系统的用户信息；②请求并接受北斗卫星用户机的授时；③请求北斗卫星用户机的ID及地理位置信息；④按照设定模式进行有选择地将数据信息上传给卫星用户机；⑤卫星用户机通过北斗单项加密通道，将电力信息数据封装后送至调度主站的北斗指挥机；⑥指挥机对收到的信息进行解析，并按照标准格式存储到平台数据库中。在此通信过程中，通信传输层采用专用加密通信规约，具体通信规约内容见表1、表2。

表1 上行报文（厂站端→调度端）

表2 下行报文（调度端→厂站端）

3.3 主站层配置

主站层建设分布式电源信息采集平台，平台与智能电网调度控制系统实现数据交互，最终实现对分布式新能源的智能调度控制。平台与智能电网调度控制系统主要采用以下几种交互方式：①响应总召。当接收到总召命令时，将平台上所有需要上传到智能电网调度控制系统的数据以响应总召的方式全部上传。②突发上传。平台当接收到变化数据的时候，通过数据库触发器，向智能电网调度控制系统发送数据，同时平台也定期扫描数据库的数据变化，将变化的数据通过突发上传的方式发送到智能电网调度控制系统。③控制指令下发。当智能电网调度控制系统根据采集到的各分布式电源运行信息计算分析后得出相应的控制调节策略后，由平台将控制指令下发到相应厂站的电力信息北斗卫星采集终端，终端按照主站控制指令对站内一次设备进行相应的控制操作。

4 效益分析

4.1 技术方面

实现调控中心对分布式电源的智能调度控制，提高了电网对新能源的接入和消纳能力，确保电网的经济、稳定运行。同时实现了厂站二次设备的北斗卫星对时，避免了采用GPS卫星对时技术受到美国的制约而中断服务，对电力系统安全稳定运行造成隐患。

4.2 经济效益方面

根据实际工程计算，建设1个分布式电源点的平均投资，采用北斗技术的约7万元（北斗采集设备具备通信和对时功能，费用7万元，5年免通信费用）。采用光纤通信的约67万元（5万元采集设备费用＋2万元／km×平均一个站约30 km通道＋2万元卫星时钟同步设备）。采用GPRS无线通信的费用约11.5万元（5万元采集设备费用＋4万元二次防护建设费用＋2万卫星时钟同步设备＋每年0.1万元通道租赁费用×5年）。可见采用北斗技术具有明显的经济优势，按安徽省内567座分布式电源点的总量计算，至少可节约投资资金2 835万元。

4.3 社会效益方面

基于北斗技术的分布式新能源智能调控方案一方面提高了整个电网的新能源接入和消纳能力，实现全社会的节能减排；另一方面也是首次将北斗通信技术应用到电力行业，是对国家北斗发展战略的积极响应和有力支撑。

5 结论

基于北斗技术的分布式新能源智能调控方案，实现了对分布式新能源的关键电力信息采集和传输，并与智能电网调度控制系统有机融合，实现调控中心对分布式电源的智能调度控制。方案建设投资少，安全可靠性高，较有线通信和GPRS无线通信节省投资和运维费用，同时在不追加任何投资的基础上实现对电厂自动化设备的北斗卫星时钟同步，利于大规模推广应用。

［1］ 郑 剑，刘 克，申金平.分布式供电系统对电网的影响［J］.东北电力技术，2006，27（4）：4－6.

［2］ 姚作新.基于北斗卫星短信通信方式的无人值守自动气象站［J］.气象科技，2012，40（3）：340－343.

［3］ 陶 程，任普春.智能调度研究综述［J］.东北电力技术，2011，32（10）：10－12.

［4］ Q／GDW 680—2011，智能电网调度技术支持系统［S］.

［5］ 刘振亚.加快建设坚强国家电网促进中国能源可持续发展［J］.中国电力，2006，39（9）：5－7.

［6］ 张粒子，李才华，罗 鑫.促进我国可再生能源电力发展的政策框架研究［J］.中国电力，2006，39（4）：86－90.

Intelligent Control Technology of Distributed Renewable Energy Based on BeiDou Navigation Satellite System

HUANG Shao⁃xiong，LI Duan⁃chao，CHEN Shi，HUANG Tai⁃gui
（Anhui Electric Power Corporation，Hefei，Anhui 230022，China）

With the development of society，the mode of traditional energy consumption could not meet our requirement in few years later.The only way to resolve this problem is using renewable energy，such as solar energy，wind energy and so on.At present，distrib⁃uted technology is used to the renewable energy access to power grid.But distributed technology is dispersed and stochastic，and a large number of distributed renewable energy would bring great influence to the safe of power grids.How to collect the information of distribu⁃ted renewable energy，and how to control it，is an urgent problem to be dealt with.This paper mainly presents the information acquisi⁃tion and intelligent control of distributed renewable power which based on Beidou technology.In this way the impact on the power grid security be reduced，and the efficiency of renewable energy using is improved.

Beidou navigation satellite system；Distributed renewable energy；Intelligent control

TM73

A

1004－7913（2015）02－0026－03

黄少雄（1985—），男，硕士，从事电力系统自动化工作。

2014－11－29）