1 概述

隨著我國風電、光伏并網(wǎng)機組越來越多，以及需求側(cè)市場的開放，由第三方以電力聚合的方式同時參與發(fā)電側(cè)與需求側(cè)電力管理和服務的角色便油然而生。電力聚合管理和服務是在新形勢下對傳統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度和銷售模式的一種有效補充，將使具有很大隨機特性的新能源發(fā)電和用戶用電更加有序化，電網(wǎng)峰谷波動減小，電網(wǎng)更加穩(wěn)定，經(jīng)濟社會效益巨大。

iPS電力聚合云智決策支撐系統(tǒng)（以下簡稱iPS系統(tǒng)）是一套由1臺交易監(jiān)控及用戶管理計算機，1臺工程師站、1或數(shù)臺分布式輔助決策計算機，1臺4G服務器，多個4G數(shù)據(jù)終端，以及數(shù)量不等的裝有專用APP軟件的用戶智能手機構(gòu)成的，具有交易輔助決策、電量自動分配協(xié)調(diào)、盈虧實時監(jiān)控統(tǒng)計等功能的計算機應用系統(tǒng)。

監(jiān)視計算機可通過屏幕、鼠標、鍵盤等人機交互界面，以圖表、地理分布圖、電量交易曲線、盈虧圖等形式，實時顯示用電量、聚合量價、毛利潤等，自動生成日報表、月報表。

交易輔助決策通過決策可視化軟件組態(tài)的方式實現(xiàn)，可視化組態(tài)軟件包括數(shù)學運算算法塊、選擇算法塊、比較算法塊、偏差控制算法塊等，交易輔助決策邏輯以實時最大毛利潤為目標，以實際聚合量價為變量，自動計算實時毛利潤偏差，實時指導聚合電量。發(fā)電量和用電量數(shù)據(jù)通過4G終端實時上傳，實現(xiàn)了聚合用戶的最佳決策和控制。

云數(shù)據(jù)終端和4G服務器是發(fā)電量、用電量等實時數(shù)據(jù)通過4G電信網(wǎng)絡傳送數(shù)據(jù)的通道，也是用戶智能手機APP信息交換的通道。用戶智能手機APP既能接收云平臺發(fā)布的實時數(shù)據(jù)，也可向云平臺提供除電量以外的非實時數(shù)據(jù)，如，供電用戶可發(fā)布儲備功率，用電用戶可發(fā)布需求功率等，為聚合決策計算機提供決策依據(jù)。

接入系統(tǒng)的合同用戶有兩個接口，一個為調(diào)度接口，另一個為聚合負荷接口，即本系統(tǒng)提供的4G用戶終端，4G用戶終端設有2路開關量輸入（DI），1路模擬量（4~20mA）輸出，DI用于發(fā)電側(cè)調(diào)度AGC跟蹤狀態(tài)指示。當用于運行于調(diào)度AGC跟蹤時，按調(diào)度AGC指令運行，此模式為調(diào)度模式（AGC優(yōu)先模式），按聚合模式運行時，負荷按合同約定模式協(xié)同運行。

系統(tǒng)設計依據(jù)：

1）電力負荷聚合服務商需求響應系統(tǒng)技術規(guī)范 DL/T 1759-2017

2）工業(yè)園區(qū)電力需求響應技術規(guī)范    T/CEC 133-2017

2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

iPS系統(tǒng)是三層結(jié)構(gòu)，兩級網(wǎng)絡構(gòu)成的分布式計算機系統(tǒng)。頂層設備有監(jiān)視計算機，電力交易接口及合同管理計算機，4G數(shù)據(jù)服務器，工程師編決策編程及維護計算機，以及網(wǎng)絡防火墻等。中間層設備為數(shù)個決策計算機，底層為用戶終端（GPRS數(shù)據(jù) + APP手機）。頂層設備與中間層決策機之間的連接網(wǎng)絡為TCP/IP網(wǎng)絡，決策機與底層設備之間的連接為GPRS，GPRS服務器連接公共網(wǎng)絡，提供GPRS轉(zhuǎn)接服務。結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 iPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 iPS一體化監(jiān)控及決策支撐工控機

圖3 iPS用戶4G終端

2軟件結(jié)構(gòu)

1）調(diào)度接口機軟件

該機外型為1U機架安裝，內(nèi)嵌實時操作系統(tǒng)和嵌入式應軟件，提供可配置的多種接口和協(xié)議?？膳渲猛ㄓ嵔涌谌缦拢?/span>

接口通信規(guī)約可配置，配置界面如下：

2）4G數(shù)據(jù)服務器及電力交易接口站軟件

工作站與外網(wǎng)連接，經(jīng)防火墻隔離，系統(tǒng)采用Windows 操作系統(tǒng)，內(nèi)嵌5G云中繼數(shù)據(jù)服務軟件，工作模式為Server/Client模式。電力交易訪問接口軟件為嵌入軟件，以客戶（Client）模式訪問當?shù)仉娏灰紫到y(tǒng)。接口訪問協(xié)議為https。

3）工程師站軟件

工程師工作站采用Windows 操作系統(tǒng)，包括如下軟件：

①系統(tǒng)管理：是一個始終運行的程序，負責對下位決策控制站實時數(shù)據(jù)的采集、分類、存儲，收集下位及上位各站的啟停狀態(tài)，并通過共享內(nèi)存供其他程序使用。它還有用戶管理、啟動其他程序、對決策控制站操作及系統(tǒng)對時功能。

②系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫組態(tài)：完成對系統(tǒng)中決策控制站的配置、模塊配置和所有數(shù)據(jù)點的配置，及相關的修改、查詢功能，還具有在線查詢數(shù)據(jù)點的當前值和狀態(tài)值的功能。

③ 決策邏輯組態(tài)：以算法塊為基礎，通過圖形組態(tài)方式，完成對系統(tǒng)中決策控制站的模擬量控制功能和邏輯控制功能組態(tài)及相關的修改，還具有在線調(diào)試功能。

④圖形組態(tài)：用來繪制監(jiān)控畫面。它為用戶提供了各種基本繪圖工具，如直線、矩形、圓角矩形、橢圓、扇形、多邊形、折線、文字、位圖、3D圖形等，所有圖形均可定義動態(tài)屬性。還提供動態(tài)數(shù)據(jù)點連接工具，如模擬量點、開關量點、棒圖、指針、實時曲線、XY曲線、報警等。同時可以組態(tài)人與系統(tǒng)交互的按鈕和熱點。

⑤監(jiān)控：用GRAPHIC.EXE繪制的監(jiān)控畫面通過它顯示出來，操作員通過彩色動態(tài)畫面，可以進行生產(chǎn)過程的監(jiān)視、操作。

⑥趨勢曲線：趨勢曲線包括實時趨勢曲線和歷史趨勢曲線。趨勢曲線程序是多文檔程序，每個文檔包含一個趨勢組，并保存成單獨的文件。實時趨勢中的趨勢點從系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)點信息，接收實時廣播數(shù)據(jù)，實時顯示數(shù)據(jù)點的變化趨勢，實時趨勢能夠取得所需的當前數(shù)分鐘前的歷史數(shù)據(jù)，實現(xiàn)歷史與實時的無縫對接；歷史趨勢從歷史數(shù)據(jù)庫里讀取數(shù)據(jù)點信息，并從歷史庫數(shù)據(jù)文件里讀取數(shù)據(jù)，顯示指定時間區(qū)間的變化趨勢。

⑦報警：報警包括實時報警列表和歷史報警查詢兩項。實時報警的功能是將實時數(shù)據(jù)中的報警點顯示在報警欄中并發(fā)出聲音信號。歷史報警設定查看歷史報警的起始和終止時間，將歷史報警文件中位于起始終止時間之間的報警顯示在報警欄中。

⑧歷史數(shù)據(jù)記錄：在iPS系統(tǒng)中，所有系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的點存儲在歷史數(shù)據(jù)中，采用新的壓縮技術，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)庫與歷史數(shù)據(jù)庫等同，實現(xiàn)了實時趨勢顯示和歷史趨勢顯示的無縫對接。

⑨統(tǒng)計報表：這個軟件在歷史記錄站運行，可以生成生產(chǎn)過程各種參數(shù)、性能指標、運行狀況的報表。

①系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫組態(tài)軟件

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫組態(tài)軟件完成對系統(tǒng)中站的配置、模塊配置和所有數(shù)據(jù)點的配置，及相關的修改、查詢功能，還具有在線查詢數(shù)據(jù)點的當前值和狀態(tài)值的功能。  

②操作監(jiān)控軟件

GRAPHIC軟件用來繪制操作員站的監(jiān)控畫面。它為用戶提供了各種基本繪圖工具，如直線、矩形、圓角矩形、橢圓、扇形、多邊形、折線、三維圖形、文字、位圖。還提供動態(tài)數(shù)據(jù)點連接工具，如模擬量點、開關量點、棒圖、指針、實時曲線、XY曲線、報警?？梢酝ㄟ^鼠標簡便的繪制操作員監(jiān)控畫面。各基本圖元都有動態(tài)屬性連接，可以根據(jù)連接的動態(tài)數(shù)據(jù)點改變顏色，閃爍，隱藏，移動。它提供的按鈕和熱點工具實現(xiàn)了人和計算機之間的便捷交流，按鈕和熱點的功能可以定義為切換畫面、彈出窗口、下發(fā)操作命令等。它還提供了豐富的編輯功能，使工作效率大大提高。下圖為示例畫面：

4）用戶智能手機監(jiān)控軟件

智能手機監(jiān)控APP支持安卓手機操作系統(tǒng)。下圖為某線路狀態(tài)監(jiān)視畫面。

5）交易監(jiān)控及用戶管理站

操作系統(tǒng)為Windows10，采用瀏覽器方式監(jiān)視。系統(tǒng)功能分為三級菜單，如下圖所示：

交易管理主菜單：

交易盈虧圖：

交易量曲線：