洮南風(fēng)電場(chǎng)有功功率及無(wú)功功率控制系統(tǒng)改造必要性及效果

張輝

摘要：按照國(guó)家能源局東北監(jiān)管局下發(fā)的《東北區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則》和《東北區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則》（簡(jiǎn)稱“兩個(gè)細(xì)則”）的要求，洮南風(fēng)電場(chǎng)AGC裝置可用功率準(zhǔn)確率及可用率存在不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，導(dǎo)致公司受到電網(wǎng)考核。同時(shí)洮南風(fēng)電場(chǎng)由于歷史原因，未配置AVC 裝置。本次通過(guò)洮南風(fēng)電場(chǎng)有功功率及無(wú)功功率控制系統(tǒng)改造，徹底解決上述存在的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場(chǎng);有功功率控制;無(wú)功功率控制

引言

風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)配置一套有功功率控制系統(tǒng)。有功功率控制系統(tǒng)按照調(diào)度指令控制風(fēng)機(jī)輸出的有功功率，保證風(fēng)電場(chǎng)有功控制系統(tǒng)的快速性和可靠行。風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)配置無(wú)功電壓控制系統(tǒng)，具備無(wú)功功率及電壓控制能力。

一、國(guó)家能源局東北監(jiān)管局下發(fā)的“兩個(gè)細(xì)則”關(guān)于AGC具體考核規(guī)定

發(fā)電廠應(yīng)實(shí)時(shí)將AGC機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)傳輸?shù)较嚓P(guān)電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)的主站系統(tǒng)。運(yùn)行參數(shù)包括：AGC機(jī)組調(diào)整上/下限值、調(diào)節(jié)速率、AGC指令反饋值、機(jī)組允許AGC運(yùn)行、機(jī)組AGC投入/退出、機(jī)組有功增/減閉鎖的狀態(tài)信號(hào)等。

“兩個(gè)細(xì)則”第二十四條規(guī)定，可用發(fā)電功率的積分電量為可用電量，在非限電時(shí)段，

可用電量的日準(zhǔn)確率應(yīng)不小于97%。

（一）AGC調(diào)度管理考核

1、配置AGC功能的并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組傳送虛假AGC相關(guān)信號(hào)的，進(jìn)行考核。

2、配置AGC功能的并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組，未經(jīng)調(diào)度允許擅自退出AGC功能的，進(jìn)行考核。3、并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組AGC月可用率應(yīng)達(dá)到98%，達(dá)不到要求進(jìn)行考核。

并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組AGC月可用率=（AGC月可投運(yùn)時(shí)間/機(jī)組月有效時(shí)間）×100%。

當(dāng)全月機(jī)組AGC可用率為0時(shí)（即全月未投入AGC，調(diào)節(jié)性能指標(biāo)不進(jìn)行重復(fù)考核。全月AGC調(diào)節(jié)性能考核分?jǐn)?shù)不應(yīng)高于當(dāng)月機(jī)組AGC可用率為0時(shí)的考核分?jǐn)?shù)。

（二）AGC調(diào)節(jié)性能考核

1、風(fēng)電場(chǎng)AGC的運(yùn)行范圍為額定容量的10%～l00%，達(dá)不到要求的進(jìn)行考核。最終的考核分?jǐn)?shù)可以通過(guò)機(jī)組月運(yùn)行系數(shù)進(jìn)行修正。機(jī)組月運(yùn)行系數(shù)為本月機(jī)組實(shí)際運(yùn)行小時(shí)/本月日歷小時(shí)數(shù)。

2、AGC機(jī)組的調(diào)節(jié)速率必須達(dá)到規(guī)定要求，達(dá)不到要求的進(jìn)行考核。

AGC機(jī)組的調(diào)節(jié)速率=|機(jī)組當(dāng)前時(shí)刻負(fù)荷-響應(yīng)時(shí)刻負(fù)荷|/（當(dāng)前時(shí)刻-響應(yīng)時(shí)刻）

3、AGC機(jī)組的調(diào)節(jié)精度必須達(dá)到規(guī)定要求，達(dá)不到要求的機(jī)組進(jìn)行考核。

4、AGC機(jī)組的調(diào)節(jié)精度=[|機(jī)組負(fù)荷指令-機(jī)組負(fù)荷|/機(jī)組額定容量]×100%

5、AGC機(jī)組的響應(yīng)時(shí)間合格率=（該機(jī)組當(dāng)月AGC響應(yīng)時(shí)間合格次數(shù)/該機(jī)組當(dāng)月AGC調(diào)節(jié)總次數(shù)）×100%。

6、AGC機(jī)組的調(diào)節(jié)速率、調(diào)節(jié)精度和響應(yīng)時(shí)間要求如下：

類型 調(diào)節(jié)速率額定容量/min 調(diào)節(jié)精度額定容量 響應(yīng)時(shí)間s

風(fēng)電場(chǎng) ≥20% ≤±5% ≤20

二、改造具體方式

1、洮南風(fēng)電場(chǎng)兩臺(tái)800WS功率優(yōu)化控制裝置對(duì)下接入：歌美颯風(fēng)電集群數(shù)據(jù)（使用以太網(wǎng)TCP-MODBUS規(guī)約）、恩德風(fēng)電集群數(shù)據(jù)（使用以太網(wǎng)TCP-MODBUS規(guī)約）;北京四方遠(yuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)出的部分升壓站數(shù)據(jù)（使用以太網(wǎng)104規(guī)約）;河北旭輝SVG數(shù)據(jù)（使用串口modbus規(guī)約）。

2、800WS功率優(yōu)化控制裝置對(duì)上轉(zhuǎn)出：主（備）機(jī)數(shù)據(jù)上送調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)（使用以太網(wǎng)104規(guī)約）。

三、改造后裝置優(yōu)化控制

1、有功功率優(yōu)化控制

有功功率自動(dòng)控制以風(fēng)電場(chǎng)上網(wǎng)有功功率為控制目標(biāo)，實(shí)時(shí)計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部的有功功率損耗，輔以一次調(diào)頻的動(dòng)作量生成風(fēng)電機(jī)群有功功率調(diào)節(jié)指令。對(duì)調(diào)節(jié)指令進(jìn)行變化率限制后，得到最終的調(diào)節(jié)指令。結(jié)合超短期風(fēng)功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，在風(fēng)電單機(jī)間進(jìn)行有功功率分配，以最小的調(diào)節(jié)頻度快速響應(yīng)控制目標(biāo)。

1） 風(fēng)電場(chǎng)上網(wǎng)有功功率指令獲取

CSPA-2000/POCS針對(duì)實(shí)際需要提供三種指令模式：

a） 調(diào)度實(shí)時(shí)控制模式：實(shí)時(shí)接受調(diào)度下發(fā)的控制指令，對(duì)控制指令進(jìn)行跟蹤;

b） 調(diào)度計(jì)劃曲線模式：根據(jù)調(diào)度下發(fā)的日前計(jì)劃曲線和超短期計(jì)劃曲線，按照對(duì)應(yīng)

時(shí)間點(diǎn)獲取控制指令，對(duì)控制指令進(jìn)行跟蹤;

c） 手動(dòng)控制模式：由風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行人員手動(dòng)輸入控制值，對(duì)控制指令進(jìn)行跟蹤。

2） 有功功率在風(fēng)電機(jī)群間的分配

對(duì)于存在多個(gè)風(fēng)電機(jī)群的風(fēng)電場(chǎng)，首先需要在風(fēng)電機(jī)群間進(jìn)行有功功率的分配。提供三種分配方法：

a） 相似裕度分配方法;

b） 等比例分配方法;

c） 人工設(shè)定比例分配方法。

3） 有功功率在風(fēng)電單機(jī)間的分配

在風(fēng)電單機(jī)間進(jìn)行有功功率的分配時(shí)，以最小的調(diào)節(jié)頻度為原則。對(duì)于風(fēng)電單機(jī)設(shè)置了四種隊(duì)列進(jìn)行管理。

a） 起機(jī)隊(duì)列：對(duì)于停機(jī)的風(fēng)電機(jī)組，經(jīng)過(guò)設(shè)定的時(shí)間后即可進(jìn)入起機(jī)隊(duì)列。當(dāng)需要升功率時(shí)，即可對(duì)起機(jī)隊(duì)列進(jìn)行操作;

b） 停機(jī)隊(duì)列：當(dāng)需要降功率時(shí)，受風(fēng)機(jī)運(yùn)行限制必須要進(jìn)行停機(jī)時(shí)，相應(yīng)機(jī)組進(jìn)入停機(jī)隊(duì)列，進(jìn)行停機(jī)操作;

c） 升功率隊(duì)列：根據(jù)裕度系數(shù)、循環(huán)順序、人工指定順序等原則生成升功率隊(duì)列。在升功率時(shí)，進(jìn)行相應(yīng)分配操作;

d） 降功率隊(duì)列：根據(jù)裕度系數(shù)、循環(huán)順序、人工指定順序等原則生成降功率隊(duì)列。在降功率時(shí)，進(jìn)行相應(yīng)分配操作。

2、無(wú)功功率優(yōu)化控制

無(wú)功功率優(yōu)化控制以風(fēng)電場(chǎng)上網(wǎng)無(wú)功功率或母線電壓為控制目標(biāo)，實(shí)時(shí)計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部的無(wú)功功率損耗，生成風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功功率調(diào)節(jié)指令。依據(jù)設(shè)定的原則對(duì)風(fēng)電機(jī)組和無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行無(wú)功功率分配。

1） 風(fēng)電場(chǎng)上網(wǎng)無(wú)功功率/電壓指令獲取

針對(duì)實(shí)際需要提供三種指令模式：

a） 調(diào)度實(shí)時(shí)控制模式：實(shí)時(shí)接受調(diào)度下發(fā)的控制指令，對(duì)控制指令進(jìn)行跟蹤;

b） 調(diào)度計(jì)劃曲線模式：根據(jù)調(diào)度下發(fā)的計(jì)劃曲線，按照對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)獲取控制指令，

對(duì)控制指令進(jìn)行跟蹤;

c） 手動(dòng)控制模式：由風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行人員手動(dòng)輸入控制值，對(duì)控制指令進(jìn)行跟蹤。

2） 無(wú)功功率分配模式

在穩(wěn)態(tài)時(shí)，對(duì)于無(wú)功分配提供如下模式：

a） 風(fēng)電機(jī)群自給模式：風(fēng)電機(jī)組負(fù)責(zé)升壓箱變的無(wú)功補(bǔ)償，以控制集電線路處的功率因數(shù)（趨向1）為目標(biāo)。整個(gè)集電線路呈現(xiàn)純阻性;

b） 風(fēng)電機(jī)群全場(chǎng)模式：以調(diào)節(jié)速度快的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)（SVC/SVG）優(yōu)先動(dòng)作，迅速滿足響應(yīng)要求。風(fēng)電機(jī)群隨后跟進(jìn)，為快速響應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)（SVC/SVG）提供更多的裕量，以利于下一次的快速跟進(jìn)。當(dāng)發(fā)生低壓事故時(shí)，控制風(fēng)電機(jī)群以最大能力發(fā)送無(wú)功，支援整個(gè)系統(tǒng)。當(dāng)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)故障時(shí)，對(duì)風(fēng)電機(jī)組的有功無(wú)功進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。以保證母線電壓為首要條件，可以進(jìn)行棄風(fēng)。

結(jié)論

改造后的AGVC裝置實(shí)現(xiàn)了有功功率和無(wú)功功率的優(yōu)化控制，將新能源發(fā)電場(chǎng)站視為一個(gè)大容量機(jī)組呈現(xiàn)在調(diào)度面前，使之具有可調(diào)性和可控性，能有效提高電網(wǎng)對(duì)新能源發(fā)電的接納能力，同時(shí)確?？捎霉β蕼?zhǔn)確率及可用率等各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)均滿足調(diào)度要求，不發(fā)生被考核的情況。

[參考文獻(xiàn)]

[1]張策.關(guān)于印發(fā)《東北區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則》、《東北區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則》的通知. 國(guó)家能源局東北監(jiān)管局，2019.

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