徐晨++高偉++趙重陽

【摘 要】當前風力發(fā)電已經(jīng)被廣泛應(yīng)用.風力發(fā)電是一種新型發(fā)電技術(shù)，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(shè)計與實施

【關(guān)鍵詞】分散式風電；集控方案；設(shè)計實施

引言

當前風電產(chǎn)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(yù)測性偏低，一般情況下風電調(diào)度運行不能棄風。隨之，風電產(chǎn)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(guān)技術(shù)要求越來越嚴格。

現(xiàn)代信息技術(shù)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(nèi)容包括平時對風電場設(shè)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(diào)各個風機發(fā)電入網(wǎng)；在監(jiān)測到設(shè)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(shè)計方案

（1）集控設(shè)計的總體思路是利用調(diào)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(nèi)容包括三部分：風場各位置風機的運行狀態(tài)及運行中產(chǎn)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(shè)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(shè)備，比如風場開關(guān)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(shè)計中進行冗余設(shè)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(shè)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(chǎn)區(qū)為B區(qū)，另外一部分就是生產(chǎn)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(luò)設(shè)計

（一）風場端的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

因為風場內(nèi)數(shù)據(jù)安穩(wěn)定性、安全性等方面要求各不同，設(shè)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(guān)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(zhì)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(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換為IEC104報文經(jīng)過路由器及縱向加密一并送往調(diào)度與監(jiān)控中心。

（二）遠程通信的網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(shè)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(nèi)網(wǎng)設(shè)計

監(jiān)控中心內(nèi)采用的設(shè)計為雙網(wǎng)設(shè)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(wù)器、2個監(jiān)控工作站、1個AGC服務(wù)器、1個AVC服務(wù)器和1個GPS、2個數(shù)據(jù)采集服務(wù)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(luò)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(shè)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(yīng)用的需要。

四、分散式風電集控的實際應(yīng)用

（一）風功率的預(yù)測的實施

用物理模型分析及統(tǒng)計模型為基礎(chǔ)的預(yù)測過程稱為風功率預(yù)測，風電場未來的輸出功率是依據(jù)數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)及結(jié)合風力發(fā)電機組運行的情況預(yù)測分析出來的。而風功率預(yù)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(yù)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(yù)測是采用的是支持向量機、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多種計算法，并要及時報予電力調(diào)度部門。

（二）風場AGC的應(yīng)用

當電網(wǎng)頻率發(fā)生偏差較大時，為了使聯(lián)絡(luò)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(yīng)依據(jù)本區(qū)域內(nèi)的控制誤差來調(diào)控本地區(qū)內(nèi)風力發(fā)電機組的出力，協(xié)調(diào)好電網(wǎng)從而進行調(diào)頻。其電力系統(tǒng)調(diào)度依據(jù)風功率預(yù)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(diào)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(yīng)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(wù)器。風機服務(wù)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(diào)整和跟蹤得到實現(xiàn)。

（三）風場AVC的應(yīng)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(diào)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(jié)合設(shè)備的安全因素、電網(wǎng)，利用控制算法產(chǎn)生單臺風機的無功輸出目標值及場內(nèi)SVG的無功輸出目標值，最后轉(zhuǎn)發(fā)到風機服務(wù)器、SVG控制器執(zhí)行、開關(guān)站SCADA服務(wù)器，實現(xiàn)風場電壓自動調(diào)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(jié)束語

隨著風電產(chǎn)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(yīng)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(nèi)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(yīng)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(yīng)針對越來越復(fù)雜的風場特點，制定出一體化的控制系統(tǒng)設(shè)計的解決方案。其控制系統(tǒng)能有效處理相關(guān)數(shù)據(jù)，風功率預(yù)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(wù)、同個平臺進行高效的應(yīng)用。

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