雷茂盛

摘要：隨著各學科理論知識的高度發(fā)展，物理學理論也得到了空前的進步，在風電場領(lǐng)域等一些邊緣學科也走進了人們的視野，風電系統(tǒng)的運行集中控制是風電新型管理模式之一，

本文則主要針對國家電投集團云南國際電力投資有限公司所轄風電場運行集控的一些問題進行分析研究，著重研究了風電場集控運行的功能及自身的優(yōu)點和劣勢，來提高設(shè)備可利用率，實現(xiàn)統(tǒng)一協(xié)調(diào)，優(yōu)化管理、集中監(jiān)控、系統(tǒng)集成。并深入研究風電場在實際運行過程中風機智能預(yù)警問題，并據(jù)此提出有效的解決思路。

關(guān)鍵詞：風電場;運行集中控制;風機智能預(yù)警

引言：

公司9個風電場（含省外1個在建），合計1009MW，共7個不同廠家13種機型，488臺風機，點多面廣，風機主設(shè)備型號各異，數(shù)量分散且眾多，監(jiān)視數(shù)據(jù)龐大、設(shè)備異常發(fā)現(xiàn)困難，并且歸一性差，管理難度大;數(shù)據(jù)上送量大（約50萬點），在大規(guī)模的數(shù)據(jù)中對于設(shè)備的預(yù)警管理沒有特別有效的措施。其次風機功率預(yù)測系統(tǒng)點多面廣，管理成本高、維護難度大。無法自主分析風機振動監(jiān)測數(shù)據(jù)，判斷設(shè)備是否存在異常。為了便于風電和光伏的歸一化管理，特建設(shè)一個統(tǒng)一的智能分析平臺，將多廠家、多型號的不同設(shè)備數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一整合，在開放式的同一平臺上開展預(yù)警分析，提高設(shè)備可利用率。

一、風電集控系統(tǒng)建設(shè)背景

背景：因風電場建設(shè)大多距離市區(qū)較偏遠地帶，在運營管理與人員管理以及并網(wǎng)控制等方面帶來很多管理及技術(shù)困難，根據(jù)公司要求，生產(chǎn)管理已逐步調(diào)整為“集控運行，區(qū)域維檢”模式，逐步推進現(xiàn)場“少人值守”方式，為此開展集控運行管理方式。

二、風電集控系統(tǒng)的功能

該系統(tǒng)能夠?qū)ξ夜舅行履茉磮稣镜纳a(chǎn)狀況進行實時監(jiān)視，通過運行實時狀態(tài)、趨勢圖、棒狀圖和參數(shù)分類表等多種監(jiān)視方式實時顯示風機、光伏的主要運行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)。主要分為：區(qū)域狀態(tài)監(jiān)視、功率預(yù)測數(shù)據(jù)展示、風場狀態(tài)監(jiān)控、風機部件狀態(tài)監(jiān)控及狀態(tài)監(jiān)控。

1.區(qū)域狀態(tài)監(jiān)視，主要包括發(fā)電量、潮流分布等實時處理情況。電網(wǎng)安全指標，包括并網(wǎng)點電壓、頻率、有功功率、無功功率等;所屬各個電站簡要實時數(shù)據(jù)顯示，主要包括功率、發(fā)電量等。

2.功率預(yù)測數(shù)據(jù)展示，接入所有新能源電站的功率預(yù)測數(shù)據(jù)，包括光功率預(yù)測數(shù)據(jù)和風功率預(yù)測數(shù)據(jù)，能夠應(yīng)用及展示。

3.風場狀態(tài)監(jiān)測，整體運行狀態(tài)統(tǒng)計信息，包括正常運行設(shè)備數(shù)量、故障停機設(shè)備數(shù)量、檢修設(shè)備數(shù)量等信息。各個風電機組的功率、實時發(fā)電量統(tǒng)計。

三、風電系統(tǒng)的運行集中控制的優(yōu)點

能為風電系統(tǒng)的集控中心提供全面準確的數(shù)據(jù)信息，保證風電系統(tǒng)內(nèi)部系統(tǒng)信息傳遞順序進行。比如通過數(shù)據(jù)為支撐的管理體系，打通績效管理與生產(chǎn)管理，實現(xiàn)KPI透明化。其次也可通過對損失電量的分解，全面掌握風機、方陣與管理運行現(xiàn)場，提出閉環(huán)調(diào)整措施。如圖1、2所示

四、風電系統(tǒng)的運行集中控制所面臨的挑戰(zhàn)

1.發(fā)電性能跌落無法有效管理，當風機無異常告警，但實際發(fā)電性能跌落導(dǎo)致場均損失3%以上電量。因為無法有效排除風況因素干擾，無法有效告警。

2.大部件亞健康難以有效管理，當主軸承，齒輪箱，發(fā)電機，等關(guān)鍵部件，一旦發(fā)生意外故障，需要20天左右的非計劃停機時間，傳統(tǒng)方法難以有效預(yù)警。傳統(tǒng)SCADA數(shù)據(jù)只能依靠人工被動響應(yīng)風機的事件代碼，大量失效模式無法預(yù)警傳動鏈上安裝的各CMS廠家振動傳感器，采用專家人工診斷方式，后期成本高，預(yù)警效果參差不齊。

五、集控系統(tǒng)對于風電場在實際運行過程中風機智能預(yù)警問題的要求

集控系統(tǒng)應(yīng)具備設(shè)備主動預(yù)防維護功能，針對風電機組的故障發(fā)生概率，備件損壞的概率，預(yù)測可能發(fā)生的質(zhì)量問題，有針對性的制定出預(yù)防性維護措施，將問題消滅在萌芽狀態(tài)，使機組運行穩(wěn)定性不斷提升。通過健康狀態(tài)劣化趨勢評估，可及時調(diào)整風機運行控制策略，不斷優(yōu)化發(fā)電性能。通過故障預(yù)警和壽命預(yù)測，可準確預(yù)測出部件失效概率和剩余壽命，通過主動運維策略的配合，降低非計劃停機時間，減少發(fā)電量損失。

六、集控系統(tǒng)對于風電場在實際運行過程中所創(chuàng)造的價值

1.通過故障預(yù)警功能可提前發(fā)現(xiàn)降容，轉(zhuǎn)矩，偏航，變槳等發(fā)電性能跌落問題，每年可挽回損失470萬元（10萬風場），如圖3、4所示

2.某風電場12#風機發(fā)電機軸承預(yù)警6個月后失效，風場計劃停機，用4小時更換好了軸承，避免非計劃故障導(dǎo)致的7天停機電量損失10萬度。如圖5所示

結(jié)語：

經(jīng)過以上的敘述，風電系統(tǒng)集控主要是信息化為主，信息化以及功能化程度決定風電系統(tǒng)運行效率、減少故障率。影響風電場運行的安全性、可靠性。隨著風電集控系統(tǒng)自動化程度越來越高，應(yīng)用的范圍也越來越廣闊，更好的發(fā)揮其自動化信息的管理，更好的檢測風電場的運行情況，使風電能夠更好的發(fā)展。

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