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能量管理系统

摘要:能量管理系统(EMS)是一套大型计算机应用软件,在传统的垂直一体化

的电力系统中,其主要的功能模块有数据采集与监视(SCADA)、负荷预测、自动

发电控制(AGC)、网络分析(NA)、在线经济调度、预想事故与潮流分析、发电与

输电计划、开断计划等。文章在简要概述能量管理系统(EMS)发展历史及其应用

软件的基础上,以SE-9000系统为实例对能量管理系统(EMS)应用进行分析。

关键词:能量管理系统;EMS;应用软件;SE-9000

1能量管理系统EMS的发展概述

电力系统自动化经历了“元件自动化”、“局部自动化”、“单一岛自动化”到“综

合自动化(EMS)”的发展阶段,能量管理系统将各个自动化孤岛连接成为一个有机

的整体。20世纪60年代提出的在线安全分析的急迫性,促进了能量管理系统的诞

生;20世纪80年代频繁出现的大型电力系统电压崩溃事故,使EMS的重要性更为

突出;20世纪90年代以来实行的电力市场,使电力系统的运营从垄断走向开放、

走向市场,:EMS的功能子模块重新面临技术改造和补充完善的严峻挑战,突出表

现在实时电价计算、最大输电能力计算、输电路径优化、输电费用计算、输电服

务预调度和实时调度等。

能量管理系统的开发和应用可大致划分为四个阶段,如表1所示。

2能量管理系统EMS主要应用软件

根据各主要软件的功能及用途,可将EMS划分为五大类别:发电控制类、发电

计划类、网络分析类、调度员培训模拟类、市场交易与管理类。

2.1发电控制类软件

这类软件主要由自动发电控制、发电成本分析、交换计划评估和机组计划组

成。

①自动发电控制(AGC)。自动发电控制是一项成熟的技术,它有40多年的历

史而且已经由模拟系统发展到数字系统,由线形反馈控制发展到最优控制。自动

发电控制的基本功能包括:负荷频率控制,维持系统频率(50Hz)或/和维持区域间

联络线交换功率为计划值;经济调度,确定各机组的经济基准运行点;系统备用容

量监视;AGC系统性能监视。

②发电成本分析。在垄断体制下,该软件模块将定期给出每台机组及各区域

总的生产成本。在电力市场环境下,每个发电厂都将成为独立发电运营商(IPP),电

网调度或交易中心在分析单个电厂成本及报价的同时,应当把握信息公开的范围

和尺度,做好部分信息的必威体育官网网址工作。

③交换计划评估和机组计划。前者对发电交换计划的结果进行评估和AGC

再校正,后者确定机组的基点功率计划和减出力计划等。

2.2发电计划类软件

发电计划类软件主要包括负荷预测、机组组合、水电计划、交换计划、火电

计划等。在电力市场机制下,负荷预测应该引入电价弹性的理念;机组组合应该充

分考虑不同机组在负荷曲线上的位置及其预期的报价盈利水平;交换计划应该满

足购电和买电双方交易的利益均分原则;火电计划应兼顾绿色能源和环境保护的

需要。

机组组合是在满足系统负荷、备用容量、机组容量、最小启动时间和最小停

机时间等约束条件下,考虑机组启动费用和发电费用特性,确定系统各区域的电

厂、机组次日规定时段的开停机计划,使一定周期内的总费用最小。但在计划经

济体制下,人为干预和不确定性因素太多,很难自动实现。在电力市场中,报价面前

人人平等,实现机组组合反而容易了。虽然机组组合功能是在交易管理系统中,目

标函数不同了,但其基本算法并没有根本改变,原来的基础和经验仍然有效。

2.3网络分析类软件

网络分析类软件主要由网络拓扑、状态估计、外部网络等值、调度员潮流、

安全约束调度、最优潮流、静态安全分析、电压稳定分析、无功优化、短路计算

等。

2.4调度员培训模拟

这主要用于培训调度员在正常状态下的操作能力和事故状态下的快速反应

能力,也可用作独立系统调度员(ISO)分析电网运行状况的工具。

2.5市场交易与管理类

这主要包括实时电价计算、最大输电能力计算、输电路径优化、输电费用计

算、输电服务预调度和实时调度等软件。这类软件在功能上如何与现有EMS软

件整合与分工,有待进一步研究和探索。

3实例分析——以SE-9000系统为例

电力市场机制给EMS带来了巨大挑战,其主要软件模块在功能和内涵上将发

生重大的变化,如SCADA、AGC、负荷预测、机组组合、调度员潮流、安全分析、