風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)可靠性研究及提升策略

孫興偉

【摘? 要】伴隨著我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對能源的大力需求，傳統(tǒng)的石化能源已經(jīng)無法滿足人們越來越迫切的能源需求，而且石化能源是不可再生能源，長期使用容易造成環(huán)境污染，因此對風(fēng)能這一清潔能源的開發(fā)，成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)?；诖?，本文首先對風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)相關(guān)可靠性研究內(nèi)容進(jìn)行闡述，然后給出提升風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)可靠性的相關(guān)策略。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)電場;集群輸電網(wǎng);可靠性;提升策略

引言

當(dāng)前世界范圍內(nèi)的溫室效應(yīng)愈演愈烈，作為不可再生能源的石化能源數(shù)量在不斷減少，為了保護(hù)人們賴以生存的環(huán)境，防止能源枯竭，因此人們開始關(guān)注風(fēng)力發(fā)電以及相關(guān)開發(fā)和研究。但是風(fēng)能作為一種自然能源，具有間歇、隨機(jī)以及波動(dòng)較為強(qiáng)烈的特點(diǎn)，為風(fēng)能的控制工作帶來不小的難度。風(fēng)力發(fā)電主要通過風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)進(jìn)行，因此風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)必須保證可靠，因此，很多學(xué)者開始著手研究風(fēng)電并網(wǎng)控制策略。

1.風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)相關(guān)可靠性研究內(nèi)容

1.1對風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)的目標(biāo)控制

對風(fēng)電場群的協(xié)調(diào)控制集中，使風(fēng)電場的集群輸電網(wǎng)能夠?qū)φ{(diào)度指令反饋，與常用發(fā)電廠規(guī)模相似的電流進(jìn)行輸出，使自身的電源能夠進(jìn)行外部的調(diào)整控制，更高效地對風(fēng)能進(jìn)行利用。風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)的工作，分為以下兩個(gè)主要的目標(biāo)：第一，將風(fēng)電的電源運(yùn)作過程中產(chǎn)生的不利因素降到最低，保證電網(wǎng)的順利工作;第二，風(fēng)電電源能夠做到與常規(guī)電源類似，能夠?qū)⑾鄳?yīng)的功率，在緊急狀況發(fā)生的時(shí)候進(jìn)行提供。風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)的目標(biāo)控制與其他因素相互依存，需要人們不斷進(jìn)行完善。

1.2在不同時(shí)間段對風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)的控制

（1）有功與無功兩種出力方式。風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)的可靠性依據(jù)，來源于調(diào)度信息，在風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)輸出電力的時(shí)候，所采取的有功與無功兩種方式之間，存在一定程度的約束力。在風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部，如果有功出力強(qiáng)度加大，無功出力強(qiáng)度必然會減少，從而支撐起整個(gè)風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)的電壓。

（2）電網(wǎng)調(diào)度與風(fēng)電電源有功功率協(xié)調(diào)的可靠性。將監(jiān)測調(diào)度信息作為依據(jù)，電網(wǎng)調(diào)度對網(wǎng)點(diǎn)的有功功率進(jìn)行模塊監(jiān)測，將時(shí)間尺度的安全與穩(wěn)定作為出發(fā)點(diǎn)，使風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)的有功功率達(dá)到平衡點(diǎn)，確定所有風(fēng)電場對于有功功率的需求量，并且在分配過程中保證其科學(xué)性以及合理性。對風(fēng)電場的集群輸電網(wǎng)目標(biāo)分配的過程中，須從參與相關(guān)控制的執(zhí)行機(jī)組入手，進(jìn)行參與層面的控制，使風(fēng)電場的儲能管理工作井然有序。

（3）在風(fēng)電電源無功電壓層面參與協(xié)調(diào)。在對現(xiàn)有的風(fēng)電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度的過程中，須對調(diào)度信息模塊展開監(jiān)測工作，監(jiān)測的主要目標(biāo)就是并網(wǎng)點(diǎn)的無功功率，以及電壓。在對無功電壓層相關(guān)模塊開展協(xié)調(diào)工作的時(shí)候，將靈敏度作為優(yōu)化工作的重心，從而實(shí)現(xiàn)對風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)無功功率控制量分配的科學(xué)合理。所有的無功源都由風(fēng)電場的控制層進(jìn)行控制，使控制無功電壓的功能最終得以實(shí)現(xiàn)。電場控制層的無功分?jǐn)偰K可以分?jǐn)偪刂颇繕?biāo)，在對無功電壓進(jìn)行控制的過程中，保證風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)自身可靠性。

1.3在不同空間范圍內(nèi)對風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)的控制

由于空間尺度的不同，對風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制，先控制整體再控制局部，其協(xié)調(diào)主要分為兩點(diǎn)，橫向與縱向兩種協(xié)調(diào)方式。在平級之間促進(jìn)風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場二者的互補(bǔ)工作，是橫向協(xié)調(diào);在風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)的上下級之間進(jìn)行分配，并且接受相關(guān)工作反饋，是縱向協(xié)調(diào)。縱向協(xié)調(diào)通過有功功率來實(shí)現(xiàn)，風(fēng)電場集群對出力計(jì)劃、有功協(xié)調(diào)控制分配下發(fā)命令。如果縱向協(xié)調(diào)被無功電壓控制，風(fēng)電場集群接受系統(tǒng)無功優(yōu)化給出的設(shè)定值，在風(fēng)電場集群的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)分層分區(qū)協(xié)調(diào)控制，并下達(dá)各風(fēng)電場的無功出力指令，各風(fēng)電場控制其無功源設(shè)備，從而使反饋控制最終實(shí)現(xiàn)。

2.提升風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)可靠性的相關(guān)策略

2.1有功功率的可靠性策略

將有功功率的增量作為風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)的分配基礎(chǔ)，如果風(fēng)電場的分配值沒有超過相關(guān)調(diào)節(jié)下限，其調(diào)節(jié)下限必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。如果風(fēng)電場的裝機(jī)容量超出了風(fēng)電場現(xiàn)有的分配值，就會出現(xiàn)裝機(jī)容量。在分配有功功率的時(shí)候，風(fēng)電場相關(guān)控制層必須按照集群控制層的情況進(jìn)行，兼顧風(fēng)電場內(nèi)部的各個(gè)機(jī)組可控容量，將合適的執(zhí)行機(jī)組進(jìn)行選擇，同時(shí)將機(jī)組可調(diào)容量大小作為標(biāo)準(zhǔn)，讓所有機(jī)組分?jǐn)偰軌虮豢刂频钠钋闆r。

2.2無功功率的可靠性策略

對風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)的無功電壓控制，使風(fēng)電廠的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，在風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)的所有節(jié)點(diǎn)電壓的支持下標(biāo)準(zhǔn)化，并且對不合格的節(jié)點(diǎn)電壓的靈敏程度有效控制，并按大小標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排序，將各風(fēng)電場以及無功補(bǔ)償裝置分配的無功控制量作為開展控制的依據(jù)，能夠使對無功的即時(shí)補(bǔ)償真正得以實(shí)現(xiàn)。

2.3風(fēng)電有功出力及所需無功功率約束

如果風(fēng)電場的有功出力進(jìn)行變化，受母線電壓的變化的影響，無功出力也會發(fā)生變化。在這一過程中，系統(tǒng)電壓不增反減，就需要用更大的無功功率進(jìn)行補(bǔ)充。在風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)開展運(yùn)行工作的時(shí)候，如果電網(wǎng)的運(yùn)行狀況發(fā)生巨大改變，節(jié)點(diǎn)的電壓控制目標(biāo)發(fā)生劇烈變化，風(fēng)電場有功出力變化時(shí)所需吸收的無功功率必須重新進(jìn)行計(jì)算。除此之外，風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)的有功出力與無功出力，其極限約束的關(guān)系近似圓形，并且按照該約束關(guān)系，能夠協(xié)調(diào)和控制風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)的有功出力與無功出力實(shí)際情況。

3.風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)可靠性的相關(guān)效果

3.1風(fēng)電場或風(fēng)電場集群的有功出力

在傳統(tǒng)的風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)控制，以及風(fēng)電網(wǎng)相關(guān)集群協(xié)調(diào)之中，電網(wǎng)調(diào)度產(chǎn)生的期望發(fā)電功率，會與傳統(tǒng)控制策略下的有功出力之間，出現(xiàn)一定程度的偏差。在這一過程中，如果運(yùn)用集群協(xié)調(diào)的策略，風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)的總功率會產(chǎn)生變化，其變化依據(jù)是相應(yīng)的期望發(fā)電功率數(shù)值，從而使原本出現(xiàn)的偏差值得到顯著降低。不僅如此，在進(jìn)行協(xié)調(diào)控制的過程中，風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)自身擁有相對獨(dú)立的風(fēng)儲合成系統(tǒng)，在不斷輸出有功功率的時(shí)候，能夠?qū)Ψ峙湓O(shè)定值開展有效、及時(shí)的跟蹤工作，使得整個(gè)風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)的可靠性得到保障。

3.2風(fēng)電場或風(fēng)電場集群的電壓協(xié)調(diào)

在整個(gè)風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)內(nèi)部，各個(gè)風(fēng)電廠的狀況并不是完全相同的，因此在整個(gè)集群系統(tǒng)的范圍之中，無法完全實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)。如果合理地運(yùn)用集群協(xié)調(diào)的策略，來對風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)的可靠性進(jìn)行控制，能夠有效配合風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的所有無功調(diào)控設(shè)備，從而保證風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)輸出電壓的穩(wěn)定程度，而且可以達(dá)到平衡節(jié)點(diǎn)電壓水平的目的，確保風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)真正可靠。

4.結(jié)語

綜上所述，目前我國在不斷推進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，新能源、清潔能源的開發(fā)與運(yùn)用，使人們必須要進(jìn)行重視和研究的話題。風(fēng)力發(fā)電不會對生態(tài)環(huán)境造成破壞，而風(fēng)力發(fā)電主要依靠風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)來完成，因此人們必須在實(shí)際工作中，保證風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)的可靠性，從而使風(fēng)電場集群輸電網(wǎng)的優(yōu)勢得到全面發(fā)揮，從而為人們的工作與生活、乃至國家發(fā)展提供有效幫助。

參考文獻(xiàn)

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