新能源場站控制的新風(fēng)向

本刊 | 趙福艷，夏云峰

對話

新能源場站控制的新風(fēng)向

本刊 | 趙福艷，夏云峰

受訪嘉賓：劉冰，北京東潤環(huán)能科技股份有限公司綠色電力事業(yè)部總經(jīng)理。

風(fēng)能和太陽能存在一定的波動性，在裝機(jī)規(guī)模迅速擴(kuò)大的情況下，僅依托各個單一系統(tǒng)各自為戰(zhàn)已經(jīng)不能滿足對新能源場站進(jìn)行高效、精細(xì)化控制的要求。作為一家新能源應(yīng)用技術(shù)與信息服務(wù)公司，東潤環(huán)能是如何通過技術(shù)手段打通這些系統(tǒng)以應(yīng)對上述挑戰(zhàn)的呢？

《風(fēng)能》：隨著我國的風(fēng)電和光伏裝機(jī)容量不斷增加，對新能源場站控制提出了更高要求，您認(rèn)為目前在這方面主要還存在哪些問題？

劉冰：在新能源場站控制方面，功率預(yù)測系統(tǒng)和有功/無功（AGC/AVC）控制系統(tǒng)已成為支撐調(diào)度運(yùn)行的重要技術(shù)，但根據(jù)目前電網(wǎng)運(yùn)行情況來看，功率預(yù)測系統(tǒng)和有功/無功控制系統(tǒng)沒有形成相互支撐，不能更好地為新能源發(fā)電間歇性提供技術(shù)解決方案。因此，我認(rèn)為在新能源場站控制方面主要存在以下問題：一是功率預(yù)測精度不能滿足實時運(yùn)行需要。雖然新能源預(yù)測技術(shù)已經(jīng)有了很大程度的提高，但還未達(dá)到支撐調(diào)度系統(tǒng)對新能源電力進(jìn)行精確控制的要求。同時，超短期15min分辨率也達(dá)不到實時控制的要求。二是風(fēng)電場缺乏協(xié)調(diào)控制。新能源現(xiàn)有的有功/無功調(diào)節(jié)手段和控制模式，不能實現(xiàn)風(fēng)電場電壓的自愈超前控制，容易造成新能源場站的電壓波動，給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來挑戰(zhàn)。三是新能源場站對調(diào)度運(yùn)行的支撐能力不足。主站端要實現(xiàn)對新能源場站有效精確控制，需要場站端提供一定的數(shù)據(jù)支撐，比如未來5min最大出力、當(dāng)前理論功率等，目前場站端尚不具備此技術(shù)能力。

《風(fēng)能》：基于上述問題，貴公司提供的新能源場站智能優(yōu)化協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)想要達(dá)到怎樣的目標(biāo)？其涉及的內(nèi)容有哪些，各子系統(tǒng)間是如何協(xié)調(diào)工作的？

劉冰：這套系統(tǒng)致力于解決新能源場站各系統(tǒng)之間相互獨(dú)立造成的后期維護(hù)問題和數(shù)據(jù)共享問題，其目標(biāo)是：第一，降低成本。該系統(tǒng)采用一體化設(shè)計方案，集中組屏，最大程度降低設(shè)備成本和減少后期運(yùn)行維護(hù)的難度；第二，數(shù)據(jù)共享。基于新能源的特點(diǎn)，通過更深入的數(shù)據(jù)交互方式，支撐相互的業(yè)務(wù)需求，更大程度地解決新能源發(fā)電存在的問題。

具體就其涉及的內(nèi)容來說，該系統(tǒng)分安全I(xiàn)區(qū)風(fēng)電AGC/AVC模塊及安全I(xiàn)I區(qū)風(fēng)電功率預(yù)測兩部分，二者是整體設(shè)計和統(tǒng)一建設(shè)，通過防火墻進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，最終實現(xiàn)功能的相互支撐和新能源場站的主動型、電壓波動防控型控制目的。其各子系統(tǒng)之間的工作模式如下：首先，功率預(yù)測模塊向AGC模塊提供5min功率預(yù)測，AGC模塊基于該數(shù)據(jù)完成兩個功能：一是實現(xiàn)以5min預(yù)測為重要輸入?yún)?shù)的有功分配策略；二是向調(diào)度主站上傳新能源場站未來5min發(fā)電能力，以協(xié)助主站端完成新能源場站的科學(xué)精確管控。其次，功率預(yù)測模塊向AVC模塊提供5min功率預(yù)測值，AVC模塊基于該數(shù)據(jù)實現(xiàn)新能源場站在自由發(fā)電狀態(tài)下的電壓波動性預(yù)防控制。再次，AGC模塊向AVC模塊提供負(fù)荷指令，AVC根據(jù)負(fù)荷指令實現(xiàn)未來新能源場站的電壓無功分布，實現(xiàn)電壓的超前控制。最后，AGC模塊向功率預(yù)測模塊提供新能源場站限電時段，則預(yù)測模塊實現(xiàn)如下兩個功能：一是實現(xiàn)預(yù)測模型的高精度自修正；二是實現(xiàn)對新能源場站的消納分析。

此外，該系統(tǒng)還具有基于功率預(yù)測的電壓無功自動超前調(diào)整功能、預(yù)測模塊及相關(guān)高級應(yīng)用分析、基于AGC數(shù)據(jù)的模型自修正、未來5min新能源場站理論功率預(yù)測和新能源場站消納分析的功能。值得一提的是，此系統(tǒng)還有與主站互動的功能，旨在支撐主站的實時控制功能，在保留常規(guī)數(shù)據(jù)交互的前提下，實現(xiàn)場站未來5min理論出力、場站有功裕度、無功裕度等數(shù)據(jù)的上送。

《風(fēng)能》：您上面提到新能源場站消納分析，這是基于何種原理做出的？

劉冰：消納分析主要針對限電地區(qū)而言，一般來說，業(yè)主并不清楚一年之內(nèi)的發(fā)電量數(shù)值，新能源場站智能優(yōu)化協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)會從理論功率計算和棄風(fēng)評估兩個方面入手對新能源場站消納情況進(jìn)行分析。一方面，該系統(tǒng)要具備新能源場站的理論功率計算功能，同時，在理論功率基礎(chǔ)上實現(xiàn)新能源場站的消納分析功能，這便于用戶科學(xué)評估限電時段的新能源限電電量、科學(xué)評估限電時段的風(fēng)電場功率預(yù)測精度和合理制定出力恢復(fù)期間的發(fā)電計劃。具體來說，理論功率的計算是對新能源場站發(fā)電電量進(jìn)行綜合評價前提，電網(wǎng)在調(diào)度新能源場站時所產(chǎn)生的限電電量是對新能源場站進(jìn)行考核管理的基礎(chǔ)。同時，理論功率作為新能源場站上報的最大出力預(yù)估值準(zhǔn)確性評估的基礎(chǔ)依據(jù)，能夠為新能源調(diào)度提供重要的技術(shù)支撐。另外，在計算理論功率值時系統(tǒng)需要充分考慮該時段非正常運(yùn)行風(fēng)電機(jī)組的影響，包括故障、檢修、限電、大風(fēng)停機(jī)、通信中斷等情況，得出更為合理的理論功率計算值，新能源場站理論發(fā)電量通過理論功率計算值在時間段內(nèi)的積分得出。

另一方面，限電電量計算是做好風(fēng)電、光伏發(fā)電和電網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)，也是業(yè)主合理安排機(jī)組出力的主要依據(jù)。準(zhǔn)確計算每年的限電電量，不僅涉及各個風(fēng)電場、光伏電站的經(jīng)濟(jì)利益，也關(guān)系著電網(wǎng)對新能源電力的接納能力、實際風(fēng)、光資源評估、新能源項目審批等。該系統(tǒng)可根據(jù)計算出的各新能源場站的理論功率，結(jié)合實發(fā)功率確定新能源場站的限電電量值，統(tǒng)計出各日、月、年的限電電量，提供報表及分析等功能。

《風(fēng)能》：該系統(tǒng)投運(yùn)后能夠給客戶帶來哪些價值？

劉冰：就目前風(fēng)電場運(yùn)行情況來說，該系統(tǒng)給客戶帶來的價值有：一是從運(yùn)行管理角度來說，有些業(yè)主缺少以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的管理手段，有時并不清楚發(fā)電量未達(dá)到預(yù)期的真正原因，基于此，該系統(tǒng)能夠?qū)ΜF(xiàn)有的數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)化分析，給出對應(yīng)建議，并幫助業(yè)主對未來一年的各機(jī)組發(fā)電量做出保障。二是從限電數(shù)據(jù)統(tǒng)計情況進(jìn)行分析，對于此，系統(tǒng)會做出詳盡統(tǒng)計，結(jié)合限電計劃（時段）數(shù)據(jù)，進(jìn)而對風(fēng)電場限電電量進(jìn)行客觀評估，通過新能源場站智能優(yōu)化協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)建立科學(xué)的限電損失電量考核辦法，加強(qiáng)棄風(fēng)、棄光限電管理。