浅析实时电力交易下的新能源电网能量管理策略

牛强

摘 要： 在资源紧缺和环保问题日趋严重的环境下，分布式发电技术逐渐受到来自多方面的重视和关注。该种发电模式在能量资源利用、环境保护和经济效益等多方面尤其自身有明显的优势，但是在电力系统大量应用分布式发电技术，系统的可靠性和电能质量也会受到一系列的影响。为了更好的利用新能源，更好的利用该项技术，需要我们建设一个局部自我控制，保护和管理的发配电系统，只有这样才能充分发挥出分布式发电的优势，提高电网能源中的经济效益和环保效益。

关键词：实时电力交易 新能源电网 能量管理策略

中图分类号：TM92 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）01-0294-01

内蒙古有着丰富的风能资源，过去，风能是自然资源，风电的管理较大程度上属靠天吃饭。国电电力在全力推进水电和新能源“双提升”过程中，转变观念，提出“要像火电珍惜煤炭一样，珍惜来水、来风”，引入了能量平衡分析法。在风电单位经济分析中，内蒙古北方电力能源公司在过去主要指标同比分析的基础上，将月度能量平衡引入每个风电站，详细列明来风量、理论发电量、应发电量和风能利用效率，对站外损失电量和站内损失电量进行详细分析。在风电单位经济分析中，新增风电利用率、弃风率、故障损失率、计划检修损失率、受累损失率等内容。

一、国内外风能发电政策

1.德国

德国是从上世纪九十年代以来，风能发电最为迅猛的国家之一。在利用风能发电过程中，一方面对设备制造商进行补贴，一方面对风力发电的投资者进行最直接的补贴，例如选用每台450-2000千瓦机组，则每千瓦补贴120美元，并提供优惠的低息贷款。最后一个方面是发电补贴，从1991年开始，对风电上网提供每千瓦时电量给予0.06马克的补贴。

2.美国和印度

美国主要是实施优惠的税收减免政策，优惠电价，并推行“绿色电价”，拨专款支持科研和制造单位进行科学研究等。印度是发展中国家风电发展最为迅速的国家之一。一般情况下，政府提供15%左右设备投资补贴，用抵扣所得税补贴开发商5年免税。同时，还设置风电保护价机制，一般情况下每千瓦时5.8～7.4美分。

3.中国风电发电政策

①电价改革政策。明确了风电不参与市场竞争，有政府定价或者招标价格优先购买。当电力市场成熟之后，由政府规定供电企业售电量中新能源和可再生能源电量的比例，建立专业化和针对性的可再生能源竞争机制。②税收政策。增值税减半征收，风力发电电价每千瓦时下降0.05～0.05元。进口关税设备按照5%，零部件按照1%征收，占地费用按照实际占用面积计算。③激励政策。明确发展目标，实现可再生能源配额制度，明确电网、电源企业的责任和义务，并网发电后要求电力企业回收全部发电量，即保证所有发电量全额上网，并对增值税和所得税进行进一步优惠。④风电特许权。为了更好促进我国风电产业更好的发展，政府部分实施了风电特许权示范项目，特许权是指用特许权的方法开采國家所有的矿产资源或建设政府监管的公共基础设施项目，项目本身的商业风险需要企业自身承担，政府承担政策变动风险。通过实行风电特许权，在该领域中引入市场机制，吸引更多资本，打破垄断，同时还能够提升投资者积极性，增强我国风电市场的竞争能力。

通过对国内外的风电政策进行分析发现，由于我国风电发展起步较晚，不管是在政策、补贴、资金投资，尤其是在技术方面还存在不小的差距。我国新能源电力系统建设能力还不是很强，能源管理方面还存在不少问题，针对这种情况，就需要我们深入分析其中原因，切实做好新能源电网能量管理工作。

二、实时电力交易下的新能源电网能量管理策略分析

1.控制系统设计

本次研究采用PLC控制系统对各个元件进行控制，系统的能量管理控制策略主要由PLC控制软件实现。当系统上电之后，初始化程序启动，随后对系统进行故障检测和报警处理，通过MODBUS主站上各个功能性模块，实现和各站设备握手通信，系统连接成功之后，根据具体情况上传数据，从而确定电能能量管理的形式和工作模式，对开关接触器进行自动控制。

在故障检测过程中通常分为两种故障，一种是系统通信连接故障，一种是电池设备使用故障。当通信延迟次数超过一定的故障报警次数之后，系统就会默认通信连接存在故障，此时，PLC系统会自动清理系统内部的寄存器和和DO端口，确保当通信系统出现故障之后，系统中各个能量能够自动切离供电。此外，当系统中电池的电压超过正常使用范围之后，控制系统可以通过照越级操，实现对各个能量源的手动控制。

2.人机交互界面设计

整个电力系统的自动化操作主要通过控制柜上的触屏来完成，在该控制系统中主要是由三个界面组成的，分为主界面、电池数据和报警信息。当系统初始化完成之后，默认显示主界面，用来显示系统的正常运行情况。电池数据界面可以对系统中各个电池的运行状态进行全面的分析。当系统出现故障之后，所对应的故障信息会显示在报警界面上，方便维修人员及时发现问题。

人机交互界面在设计过程中，主要分为三个步骤，第一个是建立完善的数据库，第二个是建立界面元器件组态，第三个是构件动画连接。首先，数据库是实现窗口界面和PLC数据动态交换的基础，通过组态软件先定义存放于数据库中的数据对象，设置对象名称，初始数值、数据类型和存盘属性以及报警属性；其次，设计简洁容易操作的界面，确保界面能够和系统的实际元件高效对应；最后，在界面构建属性设置过程中，将需要显示的数据、填充的颜色和流动状态和系统中的数据进行一一对应，并设计好分段点，通过界面中动画连接帮助维护人员能够直接的观看到系统运行的实际情况。

3.系统通信设计

本次研究过程中所采用的通信技术为CAN总线通信和MODBUS通信[1]，两个通信系统之间通过网关转换设备连接，具体包含以下几个方面：①CAN通信。主要参照CAN2.0B的相关数据连接层相关规定，总体结构采用链式拓扑结构，每年通讯速率高达250kb，采用29位标识符扩展帧。该通信系统设计建设过程中，锂电池管理系统以CAN数据信息中的相关协议将数据帧传输到总线上，其中每一个数据帧都包含8字节的数据新秀。②网关转换设备可以实现对CAN数数据的实时接收和发送，当网关转换设备接收到总线数据帧包之后进入到eCAN模块终端，终端处理程序结合CAN约定的数据处理协议，对每一个字节上的数据信息进行处理和判断，并将正确的信息和数据储存在MODBUS数据储存空间中。③在进行MODBUS通信过程中，PLC控制系统为主站。只有通过PLC控制系统才可以对从站设备发起通信请求和查询，各个从站设备只有接受到主站设备相应的命令需求之后，才能做出相应的应答，各个从站之间的系统和设备不能实现直接的数据信息通信。在PLC通讯设置过程中，设置PLC为主站，地址为1，设置RTS控制为报文格式，设置COM为MODBUS通讯，无奇偶校验，停止位为1.其他从站设置结合主站设置模式进行[2]。

三、强化风电调度管理

内蒙古风电并网规模突破百万千瓦的地区是通辽市、乌兰察布市、锡林郭勒盟、赤峰市、巴彦淖尔市和包头市。上半年，内蒙古风电运行情况良好，送华北网的风电交易电量增加了20亿千瓦时，蒙西网和蒙东网从风电建设、运行、调度、管理、技术创新等各方面积累了经验，运行管理经验、技术创新能力都走在了全国前列。截至目前，内蒙古已经建成不同规模风电场180个，全区并网风电装机容量达到1727万千瓦，规模稳居全国第一。在风电调度管理中，需要我们强化风机异常脱网管理探索。

1.总结近年的运行经验，全面梳理与风机脱网有关的保护，如频率异常保护、电压异常保护等，逐一核实定值是否符合国家、行业标准，对于不符合项进行了全面整改，取得良好效果，重点关注风机低电压穿越功能，风功率预测和功率控制系统、风机频率电压保护、无功补偿设备、继电保护及安全自动装置等配置是否满足规范要求。

2.严格落实相关要求，因电气故障脱网的风机不允许采用自并网，退出对应自启动并网功能，在故障原因不清，问题未整改之前不允许自启动并网。同时，强化并网前关键技术参数管理，参与区域内风电场的设计审查，对并网方案和设计方案提出要求和意见，优化风电场并网方式，完善风电场继电保护及安全自动装置配置，严格落实北方电网设备选型清单要求。

3.新能源电站故障跳闸后，电站提交的故障跳闸分析报告，由地调、省调各专业两级审核后，省调发电科提出最终意见，才能并网，通过认真分析、严格审核，新能源电站安全运行水平得到持续提升。

通过上述措施，风机异常脱网得到了管控，有效保障了厂网安全运行和新能源的持续发展。

参考文献

[1]杨湛晔，毛建容，马红伟，周逢权，傅美平.微电网多级保护与控制的实现及优化分析[J].电力系统及其自动化学报.2012（02）