基于智能电网的节能发电调度系统及其调度方法

摘要

本发明公开了节能发电调度技术领域中的一种基于智能电网的节能发电调度系统及其调度方法。系统包括：发电节点信息采集模块、用电节点信息采集模块、线路信号监测模块、发电节点信息处理模块、用电节点信息处理模块和匹配调度模块；方法包括：根据发电节点、用电节点以及线路检测节点发送到调度中心的信息生成发用电调度列表，不但使智能电网内的发电节点将电能高效地传输到用电节点，并且实现了节能发电，同时满足了用电优先级较高的用户需求，更为重要的是实现了清洁能源的使用。

说明书

技术领域

本发明属于节能发电调度技术领域，尤其涉及一种基于智能电网的节能发 电调度系统及其调度方法。

背景技术

2007年，为提高电力工业能源使用效率，节约能源，减少环境污染，促进 能源和电力结构调整，确保电力系统安全、高效运行，实现电力工业的可持续 发展，依据《中华人民共和国电力法》、《电网调度管理条例》和《电力监管条 例》，发展改革委、环保总局、电监会和能源办联合制定《节能发电调度办法（试 行）》。节能发电调度是指在保障电力可靠供应的前提下，按照节能、经济的原 则，优先调度可再生发电资源，按机组能耗和污染物排放水平由低到高排序， 依次调用化石类发电资源，最大限度地减少能源、资源消耗和污染物排放。

智能电网旨在通过升级改造原有电网的发电、输电、配电和用电环节达到 更加环保、高效、互动的现代化电力系统,可综合处理各类调度自动化数据信 息,为调度员提供各种智能分析和辅助决策工具,具有高度开放性、可用性和 信息安全性,使运行和管理达到最优化。

现有电力调度系统可控性与智能性较差，对于发电能源没有选择性，电能 传输效率比较低下，电网运行效率偏低。现有调度系统没有过多考虑可再生清 洁能源发电，对环境破坏以及不可再生能源浪费比较严重。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种基于智能电网的节能发电调度系统及其调度 方法，弥补现有发电调度系统的缺陷，增强电网可控能力，实现节能发电以及 增加电网运行效率。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种基于智能电网的节能 发电调度系统，其特征是所述系统包括发电节点信息采集模块、用电节点信息 采集模块、线路信号监测模块、发电节点信息处理模块、用电节点信息处理模 块和匹配调度模块；

所述发电节点信息采集模块与发电节点信息处理模块相连，用电节点信息 采集模块与用电节点信息处理模块相连，发电节点信息处理模块、用电节点信 息处理模块和线路信号监测模块分别与匹配调度模块相连；

所述发电节点信息采集模块用于采集发电节点的发电信息，并将所述发电 信息传送到发电节点信息处理模块；所述发电信息包括发电节点类型、发电节 点类型编码、能源类型、能源类型编码、发电总功率和发电节点优先级；

所述用电节点信息采集模块用于采集用电节点的用电信息，并将所述用电 信息传送到用电节点信息处理模块；所述用电信息包括用电节点的用电量；

所述发电节点信息处理模块用于接收发电节点信息采集模块采集的发电节 点的发电信息，并根据发电节点的发电信息生成发电节点调度优先列表；所述 发电节点调度优先列表包括字段：发电节点类型编码、能源类型编码、发电总 功率和发电节点优先级；

所述用电节点信息处理模块用于接收用电节点信息采集模块采集的用电节 点的用电信息，并根据用电节点的用电信息计算用电节点的日均用电量、日最 大用电量和日最小用电量，而后生成用电节点调度优先列表；所述用电节点调 度优先列表包括字段：用电节点类型编码、用电节点的日均用电量、用电节点 的日最大用电量、用电节点的日最小用电量和用电节点优先级；

所述线路监测模块用于监测输电线路的输电线路信息，并将输电线路信息 发送至匹配调度模块；

所述匹配调度模块用于根据发电节点调度优先列表、用电节点调度优先列 表和输电线路信息，生成节能发电调度列表，并根据节能发电调度列表将发电 节点调度至用电节点；所述节能发电调度列表包括字段：发电节点编号、发电 节点优先级、用电节点编号、用电节点优先级、发电节点和用电节点之间的输 电线路编号以及调度优先级；所述根据节能发电调度列表将发电节点调度至用 电节点具体是根据节能发电调度列表中的记录，按照调度优先级的先后顺序， 将同一记录中的发电节点的电能调度至用电节点。

所述系统还包括反馈模块和循环模块，所述循环模块分别与反馈模块和匹 配调度模块相连；

所述反馈模块用于监测发电节点、输电线路和用电节点用的工作状态，并 将监测结果传输至循环模块；

所述循环模块用于根据反馈模块发送的监测结果以及节能发电调度列表进 行发电调度调整，即如果发电节点、输电线路或者用电节点工作状态异常，则 将节能发电调度列表中包含该异常的发电节点、输电线路或者用电节点的记录 从节能发电调度列表中删除，得到更新的节能发电调度列表，然后根据节能发 电调度列表将发电节点调度至用电节点。

一种基于智能电网的节能发电调度方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：发电节点信息采集模块采集发电节点的发电信息，并将所述发电信 息传送到发电节点信息处理模块；所述发电信息包括发电节点类型、发电节点 类型编码、能源类型、能源类型编码、发电总功率和发电节点优先级；

用电节点信息采集模块用于采集用电节点的用电信息，并将所述用电信息 传送到用电节点信息处理模块；所述用电信息包括用电节点的用电量；

步骤2：发电节点信息处理模块接收发电节点信息采集模块采集的发电节点 的发电信息，并根据发电节点的发电信息生成发电节点调度优先列表；所述发 电节点调度优先列表包括字段：发电节点类型编码、能源类型编码、发电总功 率和发电节点优先级；

用电节点信息处理模块接收用电节点信息采集模块采集的用电节点的用电 信息，并根据用电节点的用电信息计算用电节点的日均用电量、日最大用电量 和日最小用电量，而后生成用电节点调度优先列表；所述用电节点调度优先列 表包括字段：用电节点类型编码、用电节点的日均用电量、用电节点的日最大 用电量、用电节点的日最小用电量和用电节点优先级；

线路监测模块监测输电线路的输电线路信息，并将输电线路信息发送至匹 配调度模块；

步骤3：匹配调度模块根据发电节点调度优先列表、用电节点调度优先列表 和输电线路信息，生成节能发电调度列表，并根据节能发电调度列表将发电节 点调度至用电节点；

所述节能发电调度列表包括字段：发电节点编号、发电节点优先级、用电 节点编号、用电节点优先级、发电节点和用电节点之间的输电线路编号以及调 度优先级；

所述根据节能发电调度列表将发电节点调度至用电节点具体是根据节能发 电调度列表中的记录，按照调度优先级的先后顺序，将同一记录中的发电节点 的电能调度至用电节点。

所述方法还包括：

反馈模块监测发电节点、输电线路和用电节点用的工作状态，并将监测结 果传输至循环模块；

循环模块根据反馈模块发送的监测结果以及节能发电调度列表进行发电调 度调整；即如果发电节点、输电线路或者用电节点工作状态异常，则将节能发 电调度列表中包含该异常的发电节点、输电线路或者用电节点的记录从节能发 电调度列表中删除，得到更新的节能发电调度列表，然后根据节能发电调度列 表将发电节点调度至用电节点。

本发明实现了节能发电以及增加电网运行效率。

附图说明

图1是基于智能电网的节能发电调度系统的结构图；

图2是发电节点信息的帧结构；

图3是用电节点信息采集模块工作流程图；

图4是基于智能电网的节能发电调度方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅 是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

为了引入更多的清洁能源，提高能源利用率，提出了一种基于智能电网的 节能发电调度系统。

在第一实施例中，结合附图1，基于智能电网的节能发电调度系统，包括发 电节点信息采集模块、用电节点信息采集模块、线路信号监测模块、发电节点 信息处理模块、用电节点信息处理模块和匹配调度模块。发电节点信息采集模 块与发电节点信息处理模块相连，用电节点信息采集模块与用电节点信息处理 模块相连，发电节点信息处理模块、用电节点信息处理模块和线路信号监测模 块分别与匹配调度模块相连。

发电节点信息采集模块用于采集发电节点的发电信息，并将所述发电信息 传送到发电节点信息处理模块。发电信息包括发电节点类型、发电节点类型编 码、能源类型、能源类型编码、发电总功率和发电节点优先级。发电节点信息 采集模块采集发电节点的发电信息具体就是通过各种仪器仪表、传感器、探测 器等采集发电信息。发电节点根据不同能源形式，可分为清洁可再生能源与不 可再生能源。发电节点的种类大致分为：风力发电、水力发电、核能发电、地 热能发电、潮汐能发电、太阳能发电、燃煤发电以及燃油/气发电。结合附图2， 在发电节点信息帧结构中对发电节点进行分类，如表1所示。

表1发电节点类型与编码

  名称   类型   类型编码   能源类型编码   风力发电   可再生   00   0000   水力发电   可再生   00   0001   核能发电   可再生   00   0010   地热能发电   可再生   00   0011   潮汐能发电   可再生   00   0100   太阳能发电   可再生   00   0101   燃煤发电   不可再生   11   0110   燃油/气发电   不可再生   11   0111

将类型编码与能源类型编码装载在信息帧结构中，并且将采集到的发电节 点信息装载在信息的帧结构中。具体来说，这些信息主要包括：发电节点的发 电功率，电能储存能力等数据。将所有数据都装载到帧结构后，再加入判读码 字与前后保护码字构成发电节点完整的信息帧结构。

在引入可再生能源的过程中必须考虑电网的接纳能力，分析电网调峰。分 析电网调峰主要就是看调峰能力是否满足负荷调峰能力。高峰负荷为PH时的电 网实际发电出力为：

P_G，max＝P_H+P_Loss+P_Plant

式中P_LOSS为电网损耗功率，P_Plant为电厂自用功率，一般系统还会留有备用容 量，所以电源的开机容量就是

P＝P_G，max×(1+α)

低谷负荷功率则由高峰负荷功率以及最小负荷率λ决定，公式为：

P_L＝P_H·λ

同理

P_G，min＝P_L+P_Loss+P_Plant

以风电为例，当地最大接纳风电功率为：

P_W＝P_G，min-β·P_G

式中β为机组最小出力率

综合整个电网调峰，则风电接纳功率为：

P_W＝P_G，min-β·P_G-P_水电-P_火电-P_核电-P_太阳能

用电节点信息采集模块用于采集用电节点的用电信息，并将所述用电信息 传送到用电节点信息处理模块，用电信息包括用电节点的用电量。

用电节点信息采集处理模块，用于用电节点信息智能处理。结合附图3，用 电节点信息采集处理模块具有采集、统计、储存、比较和判断功能。通过对每 一用户历史用电数据收集，并且根据当前情况对每一用电小区做出每日每一时 段的用电量预先判断标准，将这一标准输入到每一智能采集器中。智能采集模 块将小区内的电表数据进行统计汇总，将所得信息与预标准进行比较，如果波 动在范围之内则判断为正常；如果波动超出范围，则将数据上报。

发电节点信息处理模块用于接收发电节点信息采集模块采集的发电节点的 发电信息，并根据发电节点的发电信息生成发电节点调度优先列表。发电节点 调度优先列表包括字段：发电节点类型编码、能源类型编码、发电总功率和发 电节点优先级。发电节点信息处理模块位于调度中心，用于将所收集到的各发 电节点传送的数据整合统计处理。根据帧结构中的类型码字将发电节点进行分 类，并且解码出发电节点的数据。根据节能发电调度原则，生成发电调度优先 列表。

用电节点信息处理模块用于接收用电节点信息采集模块采集的用电节点的 用电信息，并根据用电节点的用电信息计算用电节点的日均用电量、日最大用 电量和日最小用电量，而后生成用电节点调度优先列表。用电节点调度优先列 表包括字段：用电节点类型编码、用电节点的日均用电量、用电节点的日最大 用电量、用电节点的日最小用电量和用电节点优先级。用电节点信息处理模块， 用于收集、分析以及处理用电节点。根据预设模式对用电小区进行分析计算， 给出用电节点优先度，并且生成用电节点优先列表。

线路监测模块用于监测输电线路的输电线路信息，并将输电线路信息发送 至匹配调度模块。线路监测模块，主要对输电线路进行实时监测，通过传感器 得到线路实时数据。智能电网将会采用集输送电与传输信息于一体的新型电力 特种电缆。方案采用OPPC与OPGW两种特种电缆，在电缆中复合光纤单元，在 输送电能的同时实时传输信息。每经过一段距离设置一个监测点，监测点实时 测出电缆的电势、温度、电网扰动等数据，并且可以通过传感器测出发电节点 与用电节点的距离数据。每一个监测点都配有无线模块，采用专网无线技术 SCDMA，将所测数据传送到数据监测系统中，系统分析每组数据从而得出整个电 网运行情况以及每一段的运行情况。一旦发生问题便可在第一时间做出反应。 分析系统将所统计的数据和分析的结果发送到调度中心。

匹配调度模块用于根据发电节点调度优先列表、用电节点调度优先列表和 输电线路信息，生成节能发电调度列表，并根据节能发电调度列表将发电节点 调度至用电节点；所述节能发电调度列表包括字段：发电节点编号、发电节点 优先级、用电节点编号、用电节点优先级、发电节点和用电节点之间的输电线 路编号以及调度优先级；所述根据节能发电调度列表将发电节点调度至用电节 点具体是根据节能发电调度列表中的记录，按照调度优先级的先后顺序，将同 一记录中的发电节点的电能调度至用电节点。

本系统还可以包括反馈模块和循环模块，所述循环模块分别与反馈模块和 匹配调度模块相连。反馈模块用于监测发电节点、输电线路和用电节点用的工 作状态，并将监测结果传输至循环模块。循环模块用于根据反馈模块发送的监 测结果以及节能发电调度列表进行发电调度调整，即如果发电节点、输电线路 或者用电节点工作状态异常，则将节能发电调度列表中包含该异常的发电节点、 输电线路或者用电节点的记录从节能发电调度列表中删除，得到更新的节能发 电调度列表，然后根据节能发电调度列表将发电节点调度至用电节点。

为了保证通信调度的可靠性，调度中心与各个发电厂除了有专网SCDMA 的无线通信信道以外，还增设了一条光缆，可以增加电网调度的安全稳定性。 调度中心根据节能调度列表将发电任务传送到各个电厂，电厂根据调度中心所 给的数据进行发电，同时向调度中心汇报数据。尽一切可能将输送电能效率达 到最大，同时实现节能发电调度的要求。

图4是基于智能电网的节能发电调度方法的流程图。图4中，基于智能电 网的节能发电调度方法包括：

步骤1：发电节点信息采集模块采集发电节点的发电信息，并将发电信息传 送到发电节点信息处理模块；发电信息包括发电节点类型、发电节点类型编码、 能源类型、能源类型编码、发电总功率和发电节点优先级。

用电节点信息采集模块用于采集用电节点的用电信息，并将用电信息传送 到用电节点信息处理模块；用电信息包括用电节点的用电量。

步骤2：发电节点信息处理模块接收发电节点信息采集模块采集的发电节点 的发电信息，并根据发电节点的发电信息生成发电节点调度优先列表。发电节 点调度优先列表包括字段：发电节点类型编码、能源类型编码、发电总功率和 发电节点优先级。

用电节点信息处理模块接收用电节点信息采集模块采集的用电节点的用电 信息，并根据用电节点的用电信息计算用电节点的日均用电量、日最大用电量 和日最小用电量，而后生成用电节点调度优先列表。用电节点调度优先列表包 括字段：用电节点类型编码、用电节点的日均用电量、用电节点的日最大用电 量、用电节点的日最小用电量和用电节点优先级。

线路监测模块监测输电线路的输电线路信息，并将输电线路信息发送至匹 配调度模块。

步骤3：匹配调度模块根据发电节点调度优先列表、用电节点调度优先列表 和输电线路信息，生成节能发电调度列表，并根据节能发电调度列表将发电节 点调度至用电节点。

节能发电调度列表包括字段：发电节点编号、发电节点优先级、用电节点 编号、用电节点优先级、发电节点和用电节点之间的输电线路编号以及调度优 先级。

根据节能发电调度列表将发电节点调度至用电节点具体是根据节能发电调 度列表中的记录，按照调度优先级的先后顺序，将同一记录中的发电节点的电 能调度至用电节点。

步骤4：反馈模块监测发电节点、输电线路和用电节点用的工作状态，并将 监测结果传输至循环模块。循环模块根据反馈模块发送的监测结果以及节能发 电调度列表进行发电调度调整；即如果发电节点、输电线路或者用电节点工作 状态异常，则将节能发电调度列表中包含该异常的发电节点、输电线路或者用 电节点的记录从节能发电调度列表中删除，得到更新的节能发电调度列表，然 后根据节能发电调度列表将发电节点调度至用电节点。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易 想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护 范围应该以权利要求的保护范围为准。