1 概述

隨著我國風電、光伏并網機組越來越多，以及需求側市場的開放，由第三方以電力聚合的方式同時參與發電側與需求側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電網調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電和用戶用電更加有序化，電網峰谷波動減小，電網更加穩定，經濟社會效益巨大。

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

監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的方式實現，可視化組態軟件包括數學運算算法塊、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。發電量和用電量數據通過4G終端實時上傳，實現了聚合用戶的最佳決策和控制。

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

接入系統的合同用戶有兩個接口，一個為調度接口，另一個為聚合負荷接口，即本系統提供的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用于發電側調度AGC跟蹤狀態指示。當用于運行于調度AGC跟蹤時，按調度AGC指令運行，此模式為調度模式（AGC優先模式），按聚合模式運行時，負荷按合同約定模式協同運行。

系統設計依據：

1）電力負荷聚合服務商需求響應系統技術規范 DL/T 1759-2017

2）工業園區電力需求響應技術規范    T/CEC 133-2017

2系統結構

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

圖1 iPS系統結構圖

圖2 iPS一體化監控及決策支撐工控機

圖3 iPS用戶4G終端

2軟件結構

1）調度接口機軟件

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

接口通信規約可配置，配置界面如下：

2）4G數據服務器及電力交易接口站軟件

工作站與外網連接，經防火墻隔離，系統采用Windows 操作系統，內嵌5G云中繼數據服務軟件，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）模式訪問當地電力交易系統。接口訪問協議為https。

3）工程師站軟件

工程師工作站采用Windows 操作系統，包括如下軟件：

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

②系統數據庫組態：完成對系統中決策控制站的配置、模塊配置和所有數據點的配置，及相關的修改、查詢功能，還具有在線查詢數據點的當前值和狀態值的功能。

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

④圖形組態：用來繪制監控畫面。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屬性。還提供動態數據點連接工具，如模擬量點、開關量點、棒圖、指針、實時曲線、XY曲線、報警等。同時可以組態人與系統交互的按鈕和熱點。

⑤監控：用GRAPHIC.EXE繪制的監控畫面通過它顯示出來，操作員通過彩色動態畫面，可以進行生產過程的監視、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數據庫中讀取數據點信息，接收實時廣播數據，實時顯示數據點的變化趨勢，實時趨勢能夠取得所需的當前數分鐘前的歷史數據，實現歷史與實時的無縫對接；歷史趨勢從歷史數據庫里讀取數據點信息，并從歷史庫數據文件里讀取數據，顯示指定時間區間的變化趨勢。

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據中的報警點顯示在報警欄中并發出聲音信號。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歷史數據記錄：在iPS系統中，所有系統數據庫中的點存儲在歷史數據中，采用新的壓縮技術，實現實時數據庫與歷史數據庫等同，實現了實時趨勢顯示和歷史趨勢顯示的無縫對接。

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

①系統及數據庫組態軟件

系統數據庫組態軟件完成對系統中站的配置、模塊配置和所有數據點的配置，及相關的修改、查詢功能，還具有在線查詢數據點的當前值和狀態值的功能。  

②操作監控軟件

GRAPHIC軟件用來繪制操作員站的監控畫面。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。還提供動態數據點連接工具，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控畫面。各基本圖元都有動態屬性連接，可以根據連接的動態數據點改變顏色，閃爍，隱藏，移動。它提供的按鈕和熱點工具實現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）用戶智能手機監控軟件

智能手機監控APP支持安卓手機操作系統。下圖為某線路狀態監視畫面。

5）交易監控及用戶管理站

操作系統為Windows10，采用瀏覽器方式監視。系統功能分為三級菜單，如下圖所示：

交易管理主菜單：

交易盈虧圖：

交易量曲線：