徐晨++高偉++趙重陽

【摘 要】當前風力發(fā)電已經(jīng)被廣泛應用.風力發(fā)電是一種新型發(fā)電技術，與火力發(fā)電相比風力發(fā)電具有無污染的特點.在保護環(huán)境的觀念日益深入人心的背景下風力發(fā)電的作 用越來越重要.當前分散式風場達到了風電場的無人值守的理想效果，使風電運行管理水平得到進一步提高。本文主要分析了基于分散式風電的集控方案設計與實施

【關鍵詞】分散式風電；集控方案；設計實施

引言

當前風電產業(yè)的特點是高度集中、高電壓和遠距離。風電出力特性相比常規(guī)能源，它的波動更大，隨機性也比較較大，可預測性偏低，一般情況下風電調度運行不能棄風。隨之，風電產業(yè)采取“規(guī)模小、電壓低、分布式、就地分散接入電力系統(tǒng)”的風電形式呼之欲出，稱為“分散式風電”。

一、分散式風電集控系統(tǒng)的概述

分散式發(fā)電特點為：總裝機的容量低，風機切入切出對微電網(wǎng)沖擊很??；規(guī)模偏小，輸電距離比較短，普遍運用風場把附近電網(wǎng)的變電站及輸送線路；發(fā)出來的電能于地面快速消化，經(jīng)濟效益比較高，但風電也因分散的特點，也成了阻礙運行管理的主要因素，從而對風電相關技術要求越來越嚴格。

現(xiàn)代信息技術可以實現(xiàn)對風電場的遠程監(jiān)測控制。風電集控系統(tǒng)的主要內容包括平時對風電場設備運行狀態(tài)和當?shù)氐娘L力狀況進行監(jiān)測；通過集中控制協(xié)調各個風機發(fā)電入網(wǎng)；在監(jiān)測到設備故障時做出處理對策，及時解決保障系統(tǒng)平穩(wěn)運行。

二、分散式風電集控設計方案

（1）集控設計的總體思路是利用調度和集中控制兩個系統(tǒng)的協(xié)同運作來實現(xiàn)對分散的風電場運行狀態(tài)的監(jiān)測。

（2）風電集中控制的第一步是監(jiān)測。監(jiān)測的主要內容包括三部分：風場各位置風機的運行狀態(tài)及運行中產生的各種數(shù)據(jù)；風場的監(jiān)控錄像數(shù)據(jù)；風場其他電力設備的狀態(tài)數(shù)據(jù)。

（3）集控系統(tǒng)中監(jiān)測系統(tǒng)的組成：發(fā)電風機的數(shù)據(jù)收集和監(jiān)視控制系統(tǒng)，錄像監(jiān)視系統(tǒng)和主要電力設備，比如風場開關站的數(shù)據(jù)收集和監(jiān)視控制系統(tǒng)。

（4）為了保障系統(tǒng)的安全可靠，需要在設計中進行冗余設計。

（5）為了提高系統(tǒng)的運行速度和監(jiān)測的靈敏度，需要對集控系統(tǒng)進行分區(qū)。為了敘述方便，把對直接參與發(fā)電過程的設備進行監(jiān)控的實時控制區(qū)命名為A區(qū)；雖然也隨系統(tǒng)運行，但是不參與實時控制的非控制生產區(qū)為B區(qū)，另外一部分就是生產管理區(qū)，用C區(qū)表示。

三、分散式風場集中監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡設計

（一）風場端的網(wǎng)絡設計

因為風場內數(shù)據(jù)安穩(wěn)定性、安全性等方面要求各不同，設計上報方式也跟著不同。例如視頻數(shù)據(jù)獨立組網(wǎng)，直接接入光端機上報。無功補償信息、開關站信息本身是IEC103報文，就可選擇遠動裝置進行采集。對于氣象測風信息、電能質量在線監(jiān)測信息、電能量信息、風機監(jiān)控信息，要進行規(guī)約轉換裝置轉換為IEC103報文之后由遠動裝置進行采集。再運用遠動裝置將數(shù)據(jù)分類處理轉換為IEC104報文經(jīng)過路由器及縱向加密一并送往調度與監(jiān)控中心。

（二）遠程通信的網(wǎng)絡設計

租用電力公司使用的通信通道是各風場及監(jiān)控中心都設置有三個2M的獨立數(shù)字通道。租用電力公司使用的通信通道是由離風場最近的變電站接入，再最遠離監(jiān)控中心的變電站接出。三個2M的通道供給視頻信息、風機信息與遠動信息進行使用。

（三）監(jiān)控中心內網(wǎng)設計

監(jiān)控中心內采用的設計為雙網(wǎng)設計，有3個安全區(qū)。其中一個區(qū)是實時控制區(qū)，由1個分機數(shù)據(jù)服務器、2個監(jiān)控工作站、1個AGC服務器、1個AVC服務器和1個GPS、2個數(shù)據(jù)采集服務器、2個風機操作員站組成。歷史數(shù)據(jù)儲存、安全監(jiān)控、人機交互及網(wǎng)絡管理功能及4座電場運行界面顯示，從而達到風電場無需人值班的理想狀態(tài)；達到對各風場設備情況有效監(jiān)控的目的；提高對特殊狀況下的判斷能力；各風電場能安全的進行操作；各個風電場運行管理的進一步提高；也做到有效監(jiān)控其他分析系統(tǒng)及滿足應用的需要。

四、分散式風電集控的實際應用

（一）風功率的預測的實施

用物理模型分析及統(tǒng)計模型為基礎的預測過程稱為風功率預測，風電場未來的輸出功率是依據(jù)數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)及結合風力發(fā)電機組運行的情況預測分析出來的。而風功率預測子系統(tǒng)是依據(jù)風場實時有功無功數(shù)據(jù)與氣象部門的數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)、測風塔實測氣象數(shù)據(jù)，要對未來某一時段風電場的發(fā)電情況進行分析預測是采用的是支持向量機、神經(jīng)網(wǎng)絡等多種計算法，并要及時報予電力調度部門。

（二）風場AGC的應用

當電網(wǎng)頻率發(fā)生偏差較大時，為了使聯(lián)絡線的交換功率和系統(tǒng)頻率能有效維持，各個控制地區(qū)應依據(jù)本區(qū)域內的控制誤差來調控本地區(qū)內風力發(fā)電機組的出力，協(xié)調好電網(wǎng)從而進行調頻。其電力系統(tǒng)調度依據(jù)風功率預測系統(tǒng)發(fā)布的風力發(fā)電場當前盡可能的最大出力，調度信息要充分考慮到經(jīng)濟能力、運行的安全性等制定出相應的控制發(fā)電對策，最后發(fā)送風場出力目標值到風機服務器。風機服務器再依據(jù)機組的實時運行工況及控制特性進行目標出力在風機上的分配，使風場功率調整和跟蹤得到實現(xiàn)。

（三）風場AVC的應用

如風場離負荷中心遠，又接入末端電網(wǎng)的情況下，由于受負荷變化和受風力資源的影響，因而電壓有較大波動，造成了風場發(fā)電大時電壓低和發(fā)電小時的電壓高的問題越發(fā)嚴峻，電網(wǎng)的安全運行得不到保障。因而實現(xiàn)對無功的自動控制與系統(tǒng)的電壓十分迫切。以電力調度下發(fā)的控制電壓目標值為根據(jù)風場實時運行工況及結合設備的安全因素、電網(wǎng)，利用控制算法產生單臺風機的無功輸出目標值及場內SVG的無功輸出目標值，最后轉發(fā)到風機服務器、SVG控制器執(zhí)行、開關站SCADA服務器，實現(xiàn)風場電壓自動調整功能的整個過程就是風場AVC子系統(tǒng)運行的表現(xiàn)。

五、結束語

隨著風電產業(yè)的的不斷的發(fā)展，面對越來越龐大的風場監(jiān)控的數(shù)據(jù)量，想要提高系統(tǒng)運行能力其控制系統(tǒng)相應的就要有更好更強大的硬件。要達到對統(tǒng)計點某時間段內的原始數(shù)據(jù)或者統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計運的目的，系統(tǒng)也應能提供通用統(tǒng)計的功能，這樣廣大的用戶就可通過自由選擇統(tǒng)計算法。還應針對越來越復雜的風場特點，制定出一體化的控制系統(tǒng)設計的解決方案。其控制系統(tǒng)能有效處理相關數(shù)據(jù)，風功率預測、AGC、AVC等系統(tǒng)不再是孤立存在的，而是在同個數(shù)據(jù)服務、同個平臺進行高效的應用。

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