1、第 卷第期 年月 收稿日期：作者简介：刘显茁（），男，甘肃兰州人，硕士，工程师，研究方向为新能源并网调度、新型储能并网调度、新型电力系统数据统计分析等；王皓怀（），男，湖北双峰人，博士，副高级工程师，研究方向为电力系统调度运行与控制；田伟达（），男，黑龙江齐齐哈尔人，硕士，工程师，研究方向为电力系统调度运行与控制。基于数据平台的新能源运行调度分析系统刘显茁，王皓怀，田伟达，丁刚，黄文豪（南方电网电力调度控制中心，广东 广州 ；北京清大科越股份有限公司，北京 ）摘要：为提升新能源调度运行管理效果，提出了基于数据平台的新能源调度运行分析系统。分析了新能源资源评估、消纳统计、调度运行的需求，说明了数
2、据平台的特点，结合数据平台业务建立了新能源运行调度分析系统，设计了基于数据平台的软件总体构架，说明了系统功能以及数据接口，阐述了系统在新能源调度管理中的数据流转、过程管控方式，结合工程实例进行了应用效果分析。关键词：数据平台；电力运行调度；系统设计；新能源系统中图分类号：文献标志码：文章编号：（），（，；，）：，：；引言随着新能源电力系统的发展，电力系统调度逐渐由单一传统机组调度转变为含有多电源、多种运行方式的机组综合调度。在调度运行过程中，需要对各类新能源数据进行分析，而目前的数据平台承载能力未能达到新能源快速增长的需求，在数据平台的体系架构中，与其他系统的连接较为薄弱，相应的新能源资源评估
3、、调度评价的功能尚未建立，不利于新能源系统优化发展。目前，针对新能源运行调度，文献 提出了计及新能源消纳的多级调度计划协调决策方法；文献 提出了基于风险控制的新能源纳入电力系统备用方法；文献 分析了天然气网络对含新能源电力系统短期调度运行影响；文献 分析了基于新能源发电下动态调度体系；文献 分析了未来电网调度控制系统应用功能的新特征。由此可见，针对新能源运行调度主要根据目前的多级调度系统进行模型优化，而针对多能源数据平台在调度运行中的分析应用较少，目前的 （）模型大部分针对具体的调度运行，而未针对数据应用展开。为解决上述问题，本文以新能源调度运行特征分析为切入点，将数据平台的应用贯彻到新能源调
4、度运行分析系统中，与多种系统相融合，实现数据协同共享，将系统的功能设计以新能源动态数据管理为特征，考虑实际运行需求，建立新能源运行调度数据分析系统。新能源调度运行分析 新能源调度特征目前，全国范围内统一的协调调度模式在面对新能源以及负荷波动等情况下的响应速度和响应模式难以支撑运行信息的进一步发展。由于在滚动优化、实施优化阶段，海量的数据传输占据了主要的信息传输通道，造成相应的数据丢失和数据质量下降，难以满足协调优化调度的数据指标要求。从数据方面分析，根据数据平台可以提升区域内优化、区域之间协调的运行优化模式，有效提升数据传输效率，提升信息交互能力，避免不同区域以及区域内部调度优化运行数据的传输
5、障碍。因此，在基于数据平台的新能源运行调度分析系统建设过程中，考虑到智能电网调度以及新能源运行调度的需求，结合相应的机组运行模式以及区域划分原则，以合理的方式进行典型日运行方式特征抽取，划分电网区域之间的关键断面。在调度优化过程中，以区域内部的调度优化作为基本出发点，将光伏、风电等可再生能源的预测信息与实际负荷需求信息进行匹配，将常规能源下调至最小处理水平，得到相应的可再生能源消纳受阻功率。通过增加相应时段的高载能负荷用电需求，将相应的民用复合用电转移至其他时段，降低风电、光伏等可再生能源处理阻塞。而在区间优化，主要针对联络线功率进行优化。开展广域电网的区域间协调调度，将各区域电网分布式光伏、
6、风电等剩余发电能力信息进行统计，针对全区域内系统调峰的裕度以及功率发电计划进行相应的功率调整，满足运行约束条件下实现不同区域之间的功率交换。进一步减少新能源在能源输送过程中的受阻状态。智能调度系统的结构如图所示。图智能调度系统 调度统一数据库管理电网规模的不断扩大使得电网的运行数据呈指数型增加，调度数据的收集和整理成为了一项复杂的工作，需要管理的设备参数以及网络模型参数也逐渐呈现复杂趋势。根据调度一体化系统的发展，建立有效的数据平台对调度运行数据进行管控，能够满足当前电网结构和设备变化频繁发展的需求。数据平台分为离线数据管控以及在线实时数据管控。离线数据管控可以根据历史数据形成的数据库进行统一
7、的收集和整理，在调度的规划、安排机组出力等阶段可以优先参考历史数据对即将发生的调度计划进行预测。而实时数据则根据设备运行状态以及网络的实时运行结构进行数据的管理。统一的数据管理平台可以包括运行类设备、规划类设备、运行方式类数据的统筹考虑，提供合适的接口以及数据模型，满足导入导出等服务，为电网的各项计算提供准确的数据支撑。基于数据平台，形成调度统一数据库管理，体现集中统一标准化作业流程，将数据的维护、应用作为调度系统的前提支撑，从而为新能源调度提供合理的支撑。在数据平台构建过程中，对象服务、流程服务、报表服务、数据交换以及日志服务形成统一的业务支撑组件，与调度管理系统相衔接，形成数据共享、复用。
8、将数据的可视化共享作为数据平台的基本特色，实现各类数据在运行过程中体现可视化展示要求，实现分布式查询等。基于数据平台的新能源调度运行系统 系统总体构架系统的总体构架如图所示。总体构架依据调度原则分为安全一区、安全二区和安全三区，分为操作票系统、新能源调度系统和 系统，三者之间通过消息总线和小邮件进行通信。硬件构架主要包括 系统、服务器和交换机等。刘显茁等：基于数据平台的新能源运行调度分析系统研究与设计图功能分类图总体构架其中，该系统架构能够实现的功能如图所示。基于数据平台的新能源运行调度分析系统根据数据的来源以及安全分区，结合运行管理系统、调度操作指令下发系统，将新能源调度系统综合功能实现一体
9、化管理。根据语音数据、调度数据、管理数据三层级的数据一体化平台实现调度协调管理。在调度操作票系统与新能源调度系统连接过程中，利用消息总线实现流程信息的同步流转，将调度的指令与电网运 行 的安 全 管控流 程 相 结合，将新能源受令端与图模和实时数据接口相配合。而在数据管理与其能源调度系统沟通利用小邮件的方式，实现横向跨区同步，将电子化新能源调动 日 志数 据 共 享，实 现 调 度 的 智 能 化 和 互联化。系统接口系统所提供的接口如图所示，能够通过相应的国际标准和规约进行数据通信，通过控制中心与水电、风电、分布式光伏、储能和智能变电站等新能源系统相融合，提供数据接口，实现数据的多样化传输。
10、以控制中心为核心形成基于多种数据结构的数据新能源运行平台。图接口示意系统功能设计 新能源台账动态管理根据并网电压等级、建设规模和建设模式等，系统可以分步迅速建立区域并网新能源场站管理台账，从而建立全网新能源场站的信息管理模块，（）实现对所有新能源场站并网管理基本信息（装机容量、地理位置和机组型号等）的维护，形成动态更新机制。由于新能源台账涉及的字段内容及信息过多，根据新能源设备特性，风电和光伏分别按多个层级进行了数据信息的统计。为便于在第一时间了解新能源的直观信息和数据，对新能源台账的数据展示采用分层管理和可视化展示。风电场台账信息按照“场站期次集电线机组”个层级统计；集中式光伏台账信息按照“
11、场站期次集电线箱变（阵列）光伏板类型”个层级统计。区域新能源资源评估基于地区气象系统和地区总调数值天气系统的气象数据，包括风速、风向、辐照度、气温气压和雨雪状况等实时数据及历史数据，实现按不同电压等级、不同区域、多维度直观展示风电、光伏资源分布图。新能源资源指标包括平均风速、平均有效风速、平均风功率密度、平均有效风功率密度、平均风能密度和平均有效风能密度等风能资源评估指标数据。水平面总辐射平均辐照量、法向直接辐射平均辐照量等太阳能资源评估指标数据。同时，系统还可基于地理图形直观展示太阳能资源分布情况，包括风速、风向、辐照度和气温气压等；展示当天风能源资源指标数据，展示风电功能预测、发电计划安排
12、和实际发电曲线；展示当天太阳能源资源指标数据，展示太阳能发电计划安排和实际发电曲线。针对新能源资源长周期评估，支持场站发电量和区域的风能和太阳能资源的日变化、月度变化、年度变化，以及同比和环比情况进行分析；支持基于风电场或区域的风速（或风功率密度）分析风电场或区域风资源变化趋势；支持基于光伏电站或区域的太阳辐照度分析光伏电站或区域光资源变化趋势。最终，结合上述数据建设新能源消纳统计报表系统，具备对新能源发电量、弃电量、利用率、弃电率、弃电原因统计及综合查询功能。新能源优先调度评价功能系统可以综合利用新能源的并网接入、功率预测和运行消纳等各方面数据，形成量化评价体系，对各级调度及新能源场站在新能
13、源并网运行、预测及消纳进行评价。新能源功率预测评价管理包括调度端短期（超短期）功率预测评价管理、场站端短期（超短期）功率预测评价管理。调度端短期（超短期）功率预测评价指标：新能源短期（超短期）发电功率预测覆盖率、数据完备率、均方根误差、准确率和合格率。场站端短期（超短期）功率预测评价指标：新能源场站短期（超短期）功率预测覆盖率、数据完备率、均方根误差、准确率和合格率。其中部分评价公式如下所述。预测覆盖率（）。（）为上报数据的天数；为误差统计时间区间内的总天数。数据完备率（）。（）为上报非空置数据的个数；为误差统计时间区间内的总数据量。均方根误差（）。（）（）为时刻的实际功率；为时刻的预测功率；
14、为误差统计时间区间内的样本总数；指标，为时刻的装机容量；指标，为时刻的开机容量；指标，为时刻的实际功率。准确率（）。（）指标、分别采用式（）中不同的得到。合格率（）。（）.（）为时刻的预测合格率判定结果；为误差统计时间区间内的样本总数。综上，对所有评价指标的整体评价管理，分别对新能源短期（超短期）功率预测结果进行整体评价。根据调度优先确认的规则，对各中调结果生成刘显茁等：基于数据平台的新能源运行调度分析系统研究与设计评价得分。通过“发布”按钮，直接推送到调度工作评价管理系统，生成考核评分。区域新能源消纳统计分析系统支持获取年度资源预测和新能源电量预测数据；支持基于年度的消纳分析结果，对各地区新
15、能源的弃风弃光情况进行预评估；支持对历史弃风弃光预评估结果进行对比、统计等分析；支持对历史弃风弃光预评估结果与实际弃风弃光结果进行比对；支持基于历史评估结果给出各弃风弃光水平下指标完成的风险概率。应用分析以某地实际背景为依托，试验本文系统的功能特点。从 系统自动接入各省（区）风电、光伏的装机容量、开机容量和实际出力数据，各省（区）风电、光伏的场站端短期风电、超短期风电、短期光伏和超短期光伏预测结果。采集要求如表所示。表数据采集要求数据来源采集的数据采集要求从 系统采集的数据各 省（区）风 电、光伏实际出力值时间分辨率 ，每日更新次各 省（区）风 电、光伏分 场 站 的 出 力 实际值时间分辨率
16、 ，每日更新次各省（区）装机容量单位为，每日更新次各省（区）开机容量单位为，每日更新次各 省（区）风 电、光伏分场站装机容量单位为，每日更新次各 省（区）风 电、光伏分场站开机容量单位为，每日更新次场 站 端 风 电、光 伏超短期预测数据时间分辨率 ，每日更新次场 站 端 风 电、光 伏短期预测数据时间分辨率 ，每日更新次各中调上报总调 系统的数据调 度 端 风 电、光 伏超短期预测数据时间分辨率 ，每日更新次调 度 端 风 电、光 伏短期预测数据时间分辨率 ，每日更新次 各调度端系统逐日上传日前新能源预测结果至本系统，包括短期风电、超短期风电、短期光伏和超短期光伏预测结果。各调度端系统上传的新能源功率预测数据应包含预测值及其对应时标、预测结果的生成时间等，并标明新能源场站名称、结果类型等身份识别信息。各调度端系统上传的数据报送格式采用电力系统数据标记语言（文本格式）。各调度端系统上传的新能源功率预测结果应以 为单位并保留位小数。各调度端系统应于次日中午 点前上报前一日风电场和光伏电站的超短期和短期功率预测结果。特别地，节假日结束次日中午 点前上报节假日期间风电场和光伏电站的超短期和短
