1 概述

随着我国风电、光伏并网机组越来越多，以及需求侧市场的开放，由第三方以电力聚合的方式同时参与发电侧与需求侧电力管理和服务的角色便油然而生。电力聚合管理和服务是在新形势下对传统电网调度和销售模式的一种有效补充，将使具有很大随机特性的新能源发电和用户用电更加有序化，电网峰谷波动减小，电网更加稳定，经济社会效益巨大。

iPS电力聚合云智决策支撑系统（以下简称iPS系统）是一套由1台交易监控及用户管理计算机，1台工程师站、1或数台分布式辅助决策计算机，1台4G服务器，多个4G数据终端，以及数量不等的装有专用APP软件的用户智能手机构成的，具有交易辅助决策、电量自动分配协调、盈亏实时监控统计等功能的计算机应用系统。

监视计算机可通过屏幕、鼠标、键盘等人机交互界面，以图表、地理分布图、电量交易曲线、盈亏图等形式，实时显示用电量、聚合量价、毛利润等，自动生成日报表、月报表。

交易辅助决策通过决策可视化软件组态的方式实现，可视化组态软件包括数学运算算法块、选择算法块、比较算法块、偏差控制算法块等，交易辅助决策逻辑以实时最大毛利润为目标，以实际聚合量价为变量，自动计算实时毛利润偏差，实时指导聚合电量。发电量和用电量数据通过4G终端实时上传，实现了聚合用户的最佳决策和控制。

云数据终端和4G服务器是发电量、用电量等实时数据通过4G电信网络传送数据的通道，也是用户智能手机APP信息交换的通道。用户智能手机APP既能接收云平台发布的实时数据，也可向云平台提供除电量以外的非实时数据，如，供电用户可发布储备功率，用电用户可发布需求功率等，为聚合决策计算机提供决策依据。

接入系统的合同用户有两个接口，一个为调度接口，另一个为聚合负荷接口，即本系统提供的4G用户终端，4G用户终端设有2路开关量输入（DI），1路模拟量（4~20mA）输出，DI用于发电侧调度AGC跟踪状态指示。当用于运行于调度AGC跟踪时，按调度AGC指令运行，此模式为调度模式（AGC优先模式），按聚合模式运行时，负荷按合同约定模式协同运行。

系统设计依据：

1）电力负荷聚合服务商需求响应系统技术规范 DL/T 1759-2017

2）工业园区电力需求响应技术规范    T/CEC 133-2017

2系统结构

iPS系统是三层结构，两级网络构成的分布式计算机系统。顶层设备有监视计算机，电力交易接口及合同管理计算机，4G数据服务器，工程师编决策编程及维护计算机，以及网络防火墙等。中间层设备为数个决策计算机，底层为用户终端（GPRS数据 + APP手机）。顶层设备与中间层决策机之间的连接网络为TCP/IP网络，决策机与底层设备之间的连接为GPRS，GPRS服务器连接公共网络，提供GPRS转接服务。结构如图1所示：

图1 iPS系统结构图

图2 iPS一体化监控及决策支撑工控机

图3 iPS用户4G终端

2软件结构

1）调度接口机软件

该机外型为1U机架安装，内嵌实时操作系统和嵌入式应软件，提供可配置的多种接口和协议。可配置通讯接口如下：

接口通信规约可配置，配置界面如下：

2）4G数据服务器及电力交易接口站软件

工作站与外网连接，经防火墙隔离，系统采用Windows 操作系统，内嵌5G云中继数据服务软件，工作模式为Server/Client模式。电力交易访问接口软件为嵌入软件，以客户（Client）模式访问当地电力交易系统。接口访问协议为https。

3）工程师站软件

工程师工作站采用Windows 操作系统，包括如下软件：

①系统管理：是一个始终运行的程序，负责对下位决策控制站实时数据的采集、分类、存储，收集下位及上位各站的启停状态，并通过共享内存供其他程序使用。它还有用户管理、启动其他程序、对决策控制站操作及系统对时功能。

②系统数据库组态：完成对系统中决策控制站的配置、模块配置和所有数据点的配置，及相关的修改、查询功能，还具有在线查询数据点的当前值和状态值的功能。

③ 决策逻辑组态：以算法块为基础，通过图形组态方式，完成对系统中决策控制站的模拟量控制功能和逻辑控制功能组态及相关的修改，还具有在线调试功能。

④图形组态：用来绘制监控画面。它为用户提供了各种基本绘图工具，如直线、矩形、圆角矩形、椭圆、扇形、多边形、折线、文字、位图、3D图形等，所有图形均可定义动态属性。还提供动态数据点连接工具，如模拟量点、开关量点、棒图、指针、实时曲线、XY曲线、报警等。同时可以组态人与系统交互的按钮和热点。

⑤监控：用GRAPHIC.EXE绘制的监控画面通过它显示出来，操作员通过彩色动态画面，可以进行生产过程的监视、操作。

⑥趋势曲线：趋势曲线包括实时趋势曲线和历史趋势曲线。趋势曲线程序是多文档程序，每个文档包含一个趋势组，并保存成单独的文件。实时趋势中的趋势点从系统数据库中读取数据点信息，接收实时广播数据，实时显示数据点的变化趋势，实时趋势能够取得所需的当前数分钟前的历史数据，实现历史与实时的无缝对接；历史趋势从历史数据库里读取数据点信息，并从历史库数据文件里读取数据，显示指定时间区间的变化趋势。

⑦报警：报警包括实时报警列表和历史报警查询两项。实时报警的功能是将实时数据中的报警点显示在报警栏中并发出声音信号。历史报警设定查看历史报警的起始和终止时间，将历史报警文件中位于起始终止时间之间的报警显示在报警栏中。

⑧历史数据记录：在iPS系统中，所有系统数据库中的点存储在历史数据中，采用新的压缩技术，实现实时数据库与历史数据库等同，实现了实时趋势显示和历史趋势显示的无缝对接。

⑨统计报表：这个软件在历史记录站运行，可以生成生产过程各种参数、性能指标、运行状况的报表。

①系统及数据库组态软件

系统数据库组态软件完成对系统中站的配置、模块配置和所有数据点的配置，及相关的修改、查询功能，还具有在线查询数据点的当前值和状态值的功能。  

②操作监控软件

GRAPHIC软件用来绘制操作员站的监控画面。它为用户提供了各种基本绘图工具，如直线、矩形、圆角矩形、椭圆、扇形、多边形、折线、三维图形、文字、位图。还提供动态数据点连接工具，如模拟量点、开关量点、棒图、指针、实时曲线、XY曲线、报警。可以通过鼠标简便的绘制操作员监控画面。各基本图元都有动态属性连接，可以根据连接的动态数据点改变颜色，闪烁，隐藏，移动。它提供的按钮和热点工具实现了人和计算机之间的便捷交流，按钮和热点的功能可以定义为切换画面、弹出窗口、下发操作命令等。它还提供了丰富的编辑功能，使工作效率大大提高。下图为示例画面：

4）用户智能手机监控软件

智能手机监控APP支持安卓手机操作系统。下图为某线路状态监视画面。

5）交易监控及用户管理站

操作系统为Windows10，采用浏览器方式监视。系统功能分为三级菜单，如下图所示：

交易管理主菜单：

交易盈亏图：

交易量曲线：