風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)行集中控制分析

雷茂盛

摘要：隨著各學(xué)科理論知識(shí)的高度發(fā)展，物理學(xué)理論也得到了空前的進(jìn)步，在風(fēng)電場(chǎng)領(lǐng)域等一些邊緣學(xué)科也走進(jìn)了人們的視野，風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)行集中控制是風(fēng)電新型管理模式之一，

本文則主要針對(duì)國家電投集團(tuán)云南國際電力投資有限公司所轄風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行集控的一些問題進(jìn)行分析研究，著重研究了風(fēng)電場(chǎng)集控運(yùn)行的功能及自身的優(yōu)點(diǎn)和劣勢(shì)，來提高設(shè)備可利用率，實(shí)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(fēng)電場(chǎng)在實(shí)際運(yùn)行過程中風(fēng)機(jī)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(fēng)電場(chǎng);運(yùn)行集中控制;風(fēng)機(jī)智能預(yù)警

引言：

公司9個(gè)風(fēng)電場(chǎng)（含省外1個(gè)在建），合計(jì)1009MW，共7個(gè)不同廠家13種機(jī)型，488臺(tái)風(fēng)機(jī)，點(diǎn)多面廣，風(fēng)機(jī)主設(shè)備型號(hào)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(diǎn)），在大規(guī)模的數(shù)據(jù)中對(duì)于設(shè)備的預(yù)警管理沒有特別有效的措施。其次風(fēng)機(jī)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)點(diǎn)多面廣，管理成本高、維護(hù)難度大。無法自主分析風(fēng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，判斷設(shè)備是否存在異常。為了便于風(fēng)電和光伏的歸一化管理，特建設(shè)一個(gè)統(tǒng)一的智能分析平臺(tái)，將多廠家、多型號(hào)的不同設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一整合，在開放式的同一平臺(tái)上開展預(yù)警分析，提高設(shè)備可利用率。

一、風(fēng)電集控系統(tǒng)建設(shè)背景

背景：因風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)大多距離市區(qū)較偏遠(yuǎn)地帶，在運(yùn)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(yùn)行，區(qū)域維檢”模式，逐步推進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)“少人值守”方式，為此開展集控運(yùn)行管理方式。

二、風(fēng)電集控系統(tǒng)的功能

該系統(tǒng)能夠?qū)ξ夜舅行履茉磮?chǎng)站的生產(chǎn)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，通過運(yùn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)、趨勢(shì)圖、棒狀圖和參數(shù)分類表等多種監(jiān)視方式實(shí)時(shí)顯示風(fēng)機(jī)、光伏的主要運(yùn)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(cè)數(shù)據(jù)展示、風(fēng)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)控、風(fēng)機(jī)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(shí)時(shí)處理情況。電網(wǎng)安全指標(biāo)，包括并網(wǎng)點(diǎn)電壓、頻率、有功功率、無功功率等;所屬各個(gè)電站簡要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示，主要包括功率、發(fā)電量等。

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

3.風(fēng)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，整體運(yùn)行狀態(tài)統(tǒng)計(jì)信息，包括正常運(yùn)行設(shè)備數(shù)量、故障停機(jī)設(shè)備數(shù)量、檢修設(shè)備數(shù)量等信息。各個(gè)風(fēng)電機(jī)組的功率、實(shí)時(shí)發(fā)電量統(tǒng)計(jì)。

三、風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)行集中控制的優(yōu)點(diǎn)

能為風(fēng)電系統(tǒng)的集控中心提供全面準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，保證風(fēng)電系統(tǒng)內(nèi)部系統(tǒng)信息傳遞順序進(jìn)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(shí)現(xiàn)KPI透明化。其次也可通過對(duì)損失電量的分解，全面掌握風(fēng)機(jī)、方陣與管理運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，提出閉環(huán)調(diào)整措施。如圖1、2所示

四、風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)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(dāng)風(fēng)機(jī)無異常告警，但實(shí)際發(fā)電性能跌落導(dǎo)致場(chǎng)均損失3%以上電量。因?yàn)闊o法有效排除風(fēng)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(dāng)主軸承，齒輪箱，發(fā)電機(jī)，等關(guān)鍵部件，一旦發(fā)生意外故障，需要20天左右的非計(jì)劃停機(jī)時(shí)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(dòng)響應(yīng)風(fēng)機(jī)的事件代碼，大量失效模式無法預(yù)警傳動(dòng)鏈上安裝的各CMS廠家振動(dòng)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(duì)于風(fēng)電場(chǎng)在實(shí)際運(yùn)行過程中風(fēng)機(jī)智能預(yù)警問題的要求

集控系統(tǒng)應(yīng)具備設(shè)備主動(dòng)預(yù)防維護(hù)功能，針對(duì)風(fēng)電機(jī)組的故障發(fā)生概率，備件損壞的概率，預(yù)測(cè)可能發(fā)生的質(zhì)量問題，有針對(duì)性的制定出預(yù)防性維護(hù)措施，將問題消滅在萌芽狀態(tài)，使機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性不斷提升。通過健康狀態(tài)劣化趨勢(shì)評(píng)估，可及時(shí)調(diào)整風(fēng)機(jī)運(yùn)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(cè)，可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出部件失效概率和剩余壽命，通過主動(dòng)運(yùn)維策略的配合，降低非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間，減少發(fā)電量損失。

六、集控系統(tǒng)對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)在實(shí)際運(yùn)行過程中所創(chuàng)造的價(jià)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?fù)p失470萬元（10萬風(fēng)場(chǎng)），如圖3、4所示

2.某風(fēng)電場(chǎng)12#風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)軸承預(yù)警6個(gè)月后失效，風(fēng)場(chǎng)計(jì)劃停機(jī)，用4小時(shí)更換好了軸承，避免非計(jì)劃故障導(dǎo)致的7天停機(jī)電量損失10萬度。如圖5所示

結(jié)語：

經(jīng)過以上的敘述，風(fēng)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(fēng)電系統(tǒng)運(yùn)行效率、減少故障率。影響風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的安全性、可靠性。隨著風(fēng)電集控系統(tǒng)自動(dòng)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(dòng)化信息的管理，更好的檢測(cè)風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行情況，使風(fēng)電能夠更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張西術(shù).集控控制系統(tǒng)管理模式研究與應(yīng)用[D].北京：華北電力大學(xué)，2012.

[2]李鵬，張淵.淺談風(fēng)電場(chǎng)集電線路的設(shè)計(jì)與研究[J].城市建設(shè)理論研究，2013.

[3]戴文杰.關(guān)于風(fēng)電場(chǎng)集電線路型式的選擇探討[J].科技風(fēng)，2015（17）.