風(fēng)電場(chǎng)集控運(yùn)行技術(shù)

楊晉東

摘要：當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電主要有三種運(yùn)行方式。第一種就是將風(fēng)力發(fā)電并入常規(guī)電網(wǎng)中，向大電網(wǎng)供電，一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)安裝幾十臺(tái)甚至上百臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，提高風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)行效率。第二種是獨(dú)立運(yùn)行方式，通過(guò)一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)向一戶或多戶提供電能，風(fēng)力發(fā)電機(jī)還裝有蓄電池裝置，可以在無(wú)風(fēng)天氣下正常供電。第三種是風(fēng)力發(fā)電與其他發(fā)電形式相結(jié)合，向整個(gè)村莊實(shí)施供電。為了能夠進(jìn)一步轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)風(fēng)電分散管理模式，最主要的就是確保風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)集中控制運(yùn)行，保證風(fēng)電機(jī)組安全接入電網(wǎng)，確保風(fēng)電能源穩(wěn)定可持續(xù)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場(chǎng);集控運(yùn)行技術(shù)

1 風(fēng)電場(chǎng)集控與運(yùn)行調(diào)度技術(shù)

我國(guó)風(fēng)力資源分布不均衡，在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)建設(shè)過(guò)程中存在布局分散的問(wèn)題，不同風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備、環(huán)境、發(fā)電出力狀況千差萬(wàn)別，無(wú)法進(jìn)行合理的宏觀調(diào)控。各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)之間的距離非常遠(yuǎn)，每一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)機(jī)數(shù)量非常多，各個(gè)設(shè)備供應(yīng)商也存在許多差異，導(dǎo)致整個(gè)風(fēng)力發(fā)電維護(hù)管理存在許多困難。風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)如果統(tǒng)一配備維修管理人員，不僅需要投入大量的人力、財(cái)力，而且也不利于運(yùn)維人員的正常生活。

風(fēng)電場(chǎng)自身存在比較大的不確定性，接入大電網(wǎng)后很容易對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的質(zhì)量造成影響。由于受到電網(wǎng)架構(gòu)的限制，導(dǎo)致風(fēng)電負(fù)荷送出困難。針對(duì)這些問(wèn)題，風(fēng)電場(chǎng)必須積極運(yùn)用集控與調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守，確保整個(gè)變電站實(shí)現(xiàn)變電站運(yùn)行質(zhì)量全面提高。

2 風(fēng)電場(chǎng)集控運(yùn)行系統(tǒng)的構(gòu)成

從目前來(lái)看風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的集控系統(tǒng)主要包括變電站集控、風(fēng)電集控和運(yùn)行數(shù)據(jù)集中分析三個(gè)組成部分。

（1）變電站集控系統(tǒng)。

變電站集中監(jiān)控軟件必須要同時(shí)滿足安全性和兼容性，保證對(duì)整個(gè)風(fēng)力變電站的實(shí)際運(yùn)行狀況進(jìn)行全面的分析與處理。由于變電站監(jiān)控后臺(tái)受到安全運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)和集中操作系統(tǒng)的控制，必須具備數(shù)據(jù)分析與處理功能、畫面顯示功能、遙控操作功能、閉鎖功能、事件順序記錄功能及事故分析功能，還需要具備一定的計(jì)算能力和報(bào)表打印功能。

根據(jù)國(guó)家能源局二次系統(tǒng)安全防護(hù)的規(guī)定，升壓站數(shù)據(jù)傳輸與設(shè)備控制必須運(yùn)行安全，必須利用電力專線或數(shù)據(jù)專線為不同變電場(chǎng)開通專門的線路傳輸信息，確保整個(gè)信息交互的安全性，而且也可以減少對(duì)大電網(wǎng)的影響。

（2）風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)最主要的設(shè)計(jì)目的就是對(duì)不同風(fēng)機(jī)設(shè)備進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，為此在網(wǎng)絡(luò)選擇時(shí)應(yīng)該采取不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。風(fēng)機(jī)通過(guò)監(jiān)控客戶端支持VPN接入，確保整個(gè)風(fēng)機(jī)設(shè)備通過(guò)一臺(tái)主機(jī)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。由于VPN連接很容易受到互聯(lián)網(wǎng)寬帶質(zhì)量的影響，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)斷線、延遲等問(wèn)題，造成風(fēng)機(jī)集控系統(tǒng)的穩(wěn)定性不高。為此必須增加專線連接，通過(guò)多IP綁定的方式，有效彌補(bǔ)風(fēng)機(jī)服務(wù)器IP地址在不同網(wǎng)段而無(wú)法進(jìn)行同時(shí)監(jiān)控的缺陷。

風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還能夠?qū)φ麄€(gè)風(fēng)電場(chǎng)的所有設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，確保與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控起到同樣的效果。

（3）風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化。

通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所收集到的風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析與處理，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱藏的故障。風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化系統(tǒng)能夠與風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的服務(wù)器端口連接，確保對(duì)所有風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)快速存儲(chǔ)與整合，從而形成風(fēng)機(jī)在線監(jiān)管平臺(tái)。風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化具備可靠性數(shù)據(jù)分析、故障統(tǒng)計(jì)和趨勢(shì)分析等功能，運(yùn)行數(shù)據(jù)包括數(shù)據(jù)采集和中央數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析兩部分，其中數(shù)據(jù)采集前端必須在各個(gè)分場(chǎng)中布置，確保對(duì)風(fēng)機(jī)的通信系統(tǒng)進(jìn)行控制。

不同的風(fēng)機(jī)在實(shí)時(shí)運(yùn)行的過(guò)程中，需要將收集到的數(shù)據(jù)信息通過(guò)安全加密的形式傳輸給中央監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，確保數(shù)據(jù)的隱私性、安全性得到保障。中央監(jiān)控系統(tǒng)則根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建完整的風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)，利用集控中心，對(duì)風(fēng)場(chǎng)的所有風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示。

3 風(fēng)電場(chǎng)集控與調(diào)度中心的具體運(yùn)行

在風(fēng)力發(fā)電集控與調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)的過(guò)程中，生產(chǎn)部門必須要制定完整的集控運(yùn)行管理規(guī)章制度，確保整個(gè)風(fēng)力發(fā)電集控與調(diào)度中心穩(wěn)定運(yùn)行。

現(xiàn)場(chǎng)兩票執(zhí)行流程能夠有效解決風(fēng)電場(chǎng)人員和集控中心人員的職能與定位，確保整個(gè)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)無(wú)人值班的正確運(yùn)行。在集控中心投運(yùn)初期能夠?qū)崿F(xiàn)職能的快速轉(zhuǎn)化，以少人值守模式進(jìn)行運(yùn)行與維護(hù)。整個(gè)集控中心不僅肩負(fù)著風(fēng)力發(fā)電，而且整個(gè)集控系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)所有設(shè)計(jì)的相關(guān)功能，在統(tǒng)一管理和調(diào)度過(guò)程中取得非常良好的效果。

集控調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)該具備長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的能力，即具有較長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)工作能力，并且在長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作過(guò)程中不應(yīng)該出現(xiàn)服務(wù)性能明顯下降的情況。

根據(jù)集控調(diào)度系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境和運(yùn)維情況綜合分析，必須保證該信息管理系統(tǒng)在各種狀況下能夠?yàn)橛脩籼峁╉槙车氖褂皿w驗(yàn)，系統(tǒng)應(yīng)該至少保證在100人同時(shí)上線時(shí)不會(huì)出現(xiàn)響應(yīng)明顯變慢或者拒絕服務(wù)的情況。在承載一定并發(fā)訪問(wèn)數(shù)量的條件下，系統(tǒng)應(yīng)保證用戶的操作和請(qǐng)求在1 s內(nèi)響應(yīng)，用戶的最長(zhǎng)等待時(shí)間不超過(guò)3 s，特殊計(jì)算量較大的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)15 s。如果不具備多并發(fā)條件下快速響應(yīng)用戶請(qǐng)求的能力，該系統(tǒng)就將是一個(gè)用戶體驗(yàn)度差的系統(tǒng)，不具有開發(fā)前景。

4 風(fēng)電場(chǎng)集控調(diào)度系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

隨著我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，在未來(lái)風(fēng)電場(chǎng)集控與調(diào)度系統(tǒng)也必然成為風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的重要組成部分。從目前來(lái)看由于集控系統(tǒng)能夠利用大型實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，將多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)和不同類型的風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)與分析，確保對(duì)風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)運(yùn)行記錄，而且還能夠自動(dòng)生成相關(guān)的數(shù)據(jù)報(bào)表，不僅可以有效減少人工操作帶來(lái)的問(wèn)題，還可以提高整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)調(diào)度的結(jié)合與互補(bǔ)。

集控系統(tǒng)可以為集控中心生產(chǎn)調(diào)度中心提供一體化支持，通過(guò)集控中心能夠代替現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電少人值守運(yùn)行，提高整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，也可以有效減少風(fēng)力發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)投入，在區(qū)域性風(fēng)電公司運(yùn)行監(jiān)控中發(fā)揮非常重要的作用。

生產(chǎn)調(diào)度中心可以對(duì)所有的風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，幫助生產(chǎn)調(diào)度人員對(duì)存在異常狀態(tài)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行快速處理，確保整個(gè)風(fēng)力發(fā)電生產(chǎn)調(diào)度管理水平的全面提高。在系統(tǒng)安全方面，風(fēng)力發(fā)電集控系統(tǒng)通過(guò)利用微片電路的方式可以有效減少外部黑客、木馬、病毒程序的攻擊，而且還能夠通過(guò)賬號(hào)管理的方式執(zhí)行不同的功能，符合電力系統(tǒng)發(fā)展的要求。

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