大規(guī)模風電并網(wǎng)信息通信接入技術(shù)分析

葉蕾

國家電投集團江西電力有限公司高新清潔能源分公司 江西南昌 330096

在當前我國石油、煤炭等傳統(tǒng)資源能源日益枯竭以及環(huán)境問題越來越嚴重的社會發(fā)展背景下，風力發(fā)電作為當前可再生能源資源中技術(shù)相對成熟，且具備一定的規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)發(fā)展前景的一項發(fā)電技術(shù)，已經(jīng)逐漸得到我國對其的高度重視以及發(fā)展扶持。成為當前我國大力支持的一項能源產(chǎn)業(yè)，同時也是實現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措。就此本文分析大規(guī)模風電并網(wǎng)信息通信接入技術(shù)，具有一定的現(xiàn)實性意義。

1 大規(guī)模風電并網(wǎng)對信息通信接入技術(shù)提出的需求

1.1 短期功率預測

隨著當前我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，風電場建設規(guī)模也隨之不斷擴大，同時大規(guī)模風電并網(wǎng)運行對電網(wǎng)帶來的影響也更加明顯。但就風能本身的性質(zhì)來講，其具有隨機性、間歇性的特征，同時風電機組以及風電場的性能與發(fā)電機組和常規(guī)性發(fā)電廠也是不同步的。基于以上，開展大規(guī)模風電并入電網(wǎng)，需要對電網(wǎng)規(guī)劃、云頂調(diào)度、電能質(zhì)量等多種因素可能對其產(chǎn)生的影響考慮其中。就當前我國科學技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來看，當前現(xiàn)有的技術(shù)手段很難對風電場發(fā)電出力變化趨勢進行有效預測，這也就使得電網(wǎng)運行調(diào)度有一定的困難度和復雜性，影響電網(wǎng)安全可靠運行。以上也是阻礙大規(guī)模風電并網(wǎng)信息通信接入時比較關(guān)鍵的一項技術(shù)問題。

當前對預測風電功率主要有以下兩種方法：其一，物理方法，就是借助數(shù)值天氣預報進行預測；其二，統(tǒng)計方法是對以往歷史數(shù)據(jù)進行分析，從中預測出天氣情況與風機出力兩者存在的映射關(guān)系；其三，超短期預測，主要分為兩種方式，一種為基于時間序列，對概率分布量化指標以及灰色關(guān)聯(lián)決策進行分析來預測風電功率；另一種是將時間維度和空間維度兩者融合起來，一分型伸縮因子變換為基礎來進行風電功率預測，根據(jù)相關(guān)實驗和分析表面，將風速信息引入其中，一方面將風電功率由風到電的物理過程準確表達出來，另一方面在很大成都上提升了超短期風電功率預測的準確率和精度[1]。

1.2 風電集中監(jiān)控

隨著風電場大規(guī)模建設發(fā)展，對于風電場的監(jiān)控也由之前的各風電場獨立分散轉(zhuǎn)為電網(wǎng)調(diào)度、發(fā)電企業(yè)、分電廠等多方共同參與的集中性監(jiān)控模式，這也就進一步提升了風電場運行管理工作復雜性，客觀上滿足信息集成共享這一需求。就當前風電場監(jiān)控現(xiàn)狀來看，其分散在風機、變電站等單獨性的建設應用系統(tǒng)中進行監(jiān)控，彼此缺乏信息溝通和共享，因此在運行期間，用戶需要切換系統(tǒng)才能堿性相應監(jiān)控?；谝陨?，為有效提升風電場運行水平，構(gòu)建統(tǒng)一的風電場監(jiān)控平臺是必然趨勢，并以此為基礎，實現(xiàn)風電場風機、變電站、視頻等多種監(jiān)控應用集成。為有效監(jiān)控風機運行狀態(tài)，需要獲取所有風機實時運行數(shù)據(jù)信息，根據(jù)風電場對功率的控制要求制定相應控制方案。但其中需要注意的是，因上述數(shù)據(jù)和手段也僅僅用于風電場當?shù)仫L機監(jiān)控系統(tǒng)中，各大風機場商之間的風電場監(jiān)控技術(shù)通常是互不兼容的，通過對風電信息模型以及通信組網(wǎng)方案的研究和分析，要想實現(xiàn)大規(guī)模風電并網(wǎng)，關(guān)鍵在于集中監(jiān)控和功率預測[2]。

2 風電通信組網(wǎng)設計方案

2.1 方案設計

在進行風電通信組網(wǎng)方案設計過程中，首先要考慮的就是風場中各項業(yè)務在上傳時對風電集中監(jiān)控和功率預測提出的要求，這就需要將單風機和變電站信息向發(fā)電集團和電網(wǎng)調(diào)度上傳的綜合性組網(wǎng)設計方案考慮其中。為有效解決風電功率在預測過程中對風機信息的獲取、存儲以及上傳功能，這就需要運用OPC 技術(shù)來達成對風機信息的采集和監(jiān)控功能。從風電業(yè)務角度來講，重點在于風機和變電站監(jiān)控，電能量預算等業(yè)務，另外還要將視頻監(jiān)控等當前新興業(yè)務的應用兼顧其中。除以上之外，風機監(jiān)控還需要配備相應的風電綜合通信管理終端系統(tǒng)，通過OPC 技術(shù)實現(xiàn)信息采集。具體來講，風電綜合通信管理終端系統(tǒng)與各大主站系統(tǒng)通信主要采用內(nèi)蒙古風電信息傳輸規(guī)約，最大限度來達成實時與歷史兩種數(shù)據(jù)的混合型傳送功能，同時還要滿足數(shù)值天氣預報文件以及風電功率預測結(jié)果的傳達需要。對于主站系統(tǒng)與風電場現(xiàn)場設備兩者在通信商科通過電力專用通信網(wǎng)來實現(xiàn)，從根本上保證系統(tǒng)網(wǎng)路的運行安全。除以上之外，要想切實達成實時與歷史兩種數(shù)據(jù)信息的傳送功能，對各項數(shù)據(jù)信息進行上傳下達，還需要兼顧風電綜合通信管理終端遠程維護配置提出的需求，制定相應的風電信息傳輸規(guī)約[3]。

2.2 方案實施——以XX 地區(qū)為例

相關(guān)項目工作小組針對大規(guī)模風力發(fā)電提出并設計集中監(jiān)控和調(diào)度支持系統(tǒng)，并將其應用于XX 地區(qū)的電網(wǎng)調(diào)度側(cè)、向陽風電場以及地窩鋪風電場三處，對信息通信系統(tǒng)的實施成效進行驗證。具體來講，系統(tǒng)主要是由風電場側(cè)風機監(jiān)控終端設備和電網(wǎng)調(diào)度側(cè)風電集中監(jiān)控系統(tǒng)兩者共同組合而成的。在電網(wǎng)調(diào)度中心中，將整套風電調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)應用其中，以此來進行數(shù)據(jù)采集，根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)信息，調(diào)度系統(tǒng)會向終端發(fā)送AGC/AVC 調(diào)節(jié)指令，同時將其轉(zhuǎn)發(fā)至風機監(jiān)控系統(tǒng)和無功補償裝置中，根據(jù)要求執(zhí)行相關(guān)指令。除以上之外，風電綜合通信管理終端還需要將數(shù)值天氣預報信息傳送至主站系統(tǒng)中，然后將預測的風電場本地功率結(jié)果傳達給主站。

3 結(jié)語

綜上所述，當前對風電集中監(jiān)控技術(shù)的阻礙性因素主要在于缺乏標準風電信息模型，因各大風機制造商信息模型定義存在不同，也就使得各風電系統(tǒng)之間不能實現(xiàn)操作和信息上傳的功能，就此本文通過設計風電通信組網(wǎng)設計方案，提出風電集中監(jiān)控和調(diào)度支持系統(tǒng)，有效實現(xiàn)上述要求的系統(tǒng)功能，具有積極性應用意義。