清華大學(xué)科技成果

清華大學(xué)科技成果——電網(wǎng)友好型風電場并網(wǎng)運行

監(jiān)控平臺成果簡介風電場并網(wǎng)運行控制平臺包含風功率預(yù)測、風電場自動發(fā)電控制(AutomaticGenerationControl，AGC)、風電場自動電壓控制(AutomaticVoltageControl)等主要功能子系統(tǒng)，對內(nèi)進行發(fā)電廠發(fā)電計劃制定、在線實時控制等綜合功能，對外配合電網(wǎng)進行AGC、AVC調(diào)度，實現(xiàn)風-火-水-儲的優(yōu)化互濟運行，是建設(shè)電網(wǎng)友好型風電的核心技術(shù)。風功率預(yù)測系統(tǒng)風功率預(yù)測系統(tǒng)包含功率預(yù)測、風電監(jiān)視、數(shù)據(jù)分析、程序管理等四大功能子系統(tǒng)，滿足風功率預(yù)測、實時風電監(jiān)控、數(shù)據(jù)挖掘等綜合性風電管理需求。功率預(yù)測系統(tǒng)支持豐富的用戶角色，滿足預(yù)報員、調(diào)度員、管理員等不同角色用戶的業(yè)務(wù)需求，提供具有針對性的后臺模塊與人機界面。調(diào)度員：實時監(jiān)視風電運行狀態(tài)、在線調(diào)度風電運行等；預(yù)報員：風功率曲線預(yù)報、模型訓(xùn)練、預(yù)測結(jié)果訂正與自動發(fā)布管理員：系統(tǒng)的擴容與升級、程序模塊監(jiān)視、日志管理等。鳳電場輸出模型L_■數(shù)傳天氣預(yù)報對比鳳功聿預(yù)測子示圻支懵豐密皚可觀彳乳戲能，可詢肯鞏疏舉實測/碩劇曲線時比、鳳電場軸出模爭、數(shù)憤天咒預(yù)報対比??」M鳳電場輸出模型L_■數(shù)傳天氣預(yù)報對比鳳功聿預(yù)測子示圻支懵豐密皚可觀彳乳戲能，可詢肯鞏疏舉實測/碩劇曲線時比、鳳電場軸出模爭、數(shù)憤天咒預(yù)報対比??」M世1*:性■鞏網(wǎng)功率實測/■預(yù)測曲醱對比功率預(yù)測系統(tǒng)提供智能化預(yù)報員向?qū)到y(tǒng)，確保系統(tǒng)隨著數(shù)據(jù)積累，建立精度越來越高預(yù)測模型。采用歐洲氣象中心、中國氣象中心的全球模式；采用MMD5（美國）中尺度模式，生產(chǎn)數(shù)值天氣預(yù)報。功率預(yù)測系統(tǒng)對不同風場建立針對性模型，具有詳盡的數(shù)據(jù)預(yù)處理功能，應(yīng)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)錯誤、缺失等復(fù)雜情況。系統(tǒng)可以智能分析系統(tǒng)誤差，預(yù)測模型可選用定時訓(xùn)練更新或人工更新。系統(tǒng)按典型天氣類型建模，對雨/雪/揚沙/低溫等極端天氣建模更加準確。豐富、可靠、強大的數(shù)據(jù)中心是進行風功率預(yù)測、風電實時監(jiān)視、風資源評估的基礎(chǔ)。功率預(yù)測系統(tǒng)提供海量數(shù)據(jù)存儲、快速查詢、風資源可視化、數(shù)值天氣預(yù)報分析、系統(tǒng)評價等綜合性數(shù)據(jù)管理功能。風電場自動電壓控制系統(tǒng)（AVC）風電場AVC系統(tǒng)是一個在現(xiàn)有風機SCADA與升壓站SCADA基礎(chǔ)上，實現(xiàn)自動閉環(huán)、利用雙饋風機自身無功調(diào)節(jié)能力滿足風電場并網(wǎng)綜合需求的監(jiān)控管理系統(tǒng)。從2006年起，國家電網(wǎng)對風電場并入點網(wǎng)點（PointofCouplingConnection，簡稱PCC）的電壓、無功與電能質(zhì)量等提出了一系列要求，內(nèi)容包括PCC電壓偏差、電壓波動范圍、功率因數(shù)、諧波與閃變的。隨著我國風電建設(shè)深入、電網(wǎng)電壓調(diào)整的需要，在風電富集地區(qū)的風電場將需要調(diào)整其電壓參考點或無功輸出值等以滿足更高級的并網(wǎng)需求?？紤]到風電場電壓-無功調(diào)節(jié)特性的復(fù)雜性，依靠單一手段已不能滿足要求，協(xié)調(diào)多種控制手段，以較低的調(diào)節(jié)成本達到理想控制效果是風電場電壓-無功控制的必然要求。風電場AVC系統(tǒng)的主要功能如下：1、 實時監(jiān)視風電場并網(wǎng)點以及內(nèi)部電網(wǎng)的電壓和無功信息；2、 協(xié)調(diào)控制集中無功補償設(shè)備、事件驅(qū)動的控制模式將減少控制設(shè)備的投切率，提高設(shè)備的使用壽命；3、 動態(tài)調(diào)節(jié)雙饋風機功率因數(shù)，最快響應(yīng)時間少于100ms；4、 閉環(huán)控制系統(tǒng)，參與電網(wǎng)自動電壓控制，減少現(xiàn)場工作人員的工作量；5、 改善局部電壓質(zhì)量和無功水平6、 保證風電場并網(wǎng)點的電壓質(zhì)量和無功的吸收；7、 保證風電場的電壓穩(wěn)定、降低配網(wǎng)網(wǎng)損。應(yīng)用說明系統(tǒng)共包含：

1、數(shù)據(jù)與通信服務(wù)器，提供數(shù)據(jù)存儲、實現(xiàn)與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的通信功能。本系統(tǒng)通過風機廠商提供的OPC接口，采集風機實時數(shù)據(jù)。系統(tǒng)通過OPC接口獲得與風機實測信息，同時上傳功率預(yù)測結(jié)果、指令反饋等。此外，還可以按用戶定制的消息發(fā)布通道，將用戶關(guān)心的詳細信息傳遞至指定地點（如發(fā)電集團的風電信息監(jiān)視中心等）。2、調(diào)度終端與維護，提供面向調(diào)度員的風電實時監(jiān)視功能、預(yù)報向?qū)到y(tǒng)、管理界面、風電場自動電壓控制見識，同時供系統(tǒng)維護、升級使用。3、標準化機柜（可考慮與其它系統(tǒng)共用機柜）。4、網(wǎng)絡(luò)交換機、路由、網(wǎng)線等網(wǎng)絡(luò)配件。5、風功率預(yù)測系統(tǒng)與風電場AVC系統(tǒng)可以分開單獨配置。指令I(lǐng)含功率預(yù)滇數(shù)值天氣預(yù)報.功率預(yù)測結(jié)黑用戶定制消息發(fā)布數(shù)據(jù)與通指令I(lǐng)含功率預(yù)滇數(shù)值天氣預(yù)報.功率預(yù)測結(jié)黑用戶定制消息發(fā)布數(shù)據(jù)與通信服務(wù)器風機翊數(shù)據(jù)|風電場并網(wǎng)|控制平臺風電預(yù)測系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的通信方式應(yīng)用范圍成果主要適用于電力行業(yè)相關(guān)企業(yè)，特別是與風力發(fā)電相關(guān)的新能源產(chǎn)業(yè)，如風電場、風力發(fā)電集團、電力調(diào)度中心、風機制造商與從事相關(guān)行業(yè)的研究院所。效益分析對風電進行功率預(yù)測、實時監(jiān)控與在線控制是未來風電發(fā)展的必然趨勢，可以全面提升電網(wǎng)、風電場、發(fā)電商等不同實體對風力發(fā)電的認知深度、調(diào)控能力、與管理水平。目前我國北方地區(qū)受電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力限制，約有1/3風電處于閑置狀態(tài)，利用風功率預(yù)測、增加風電可控性可在不增加額外設(shè)備投資的基礎(chǔ)上，大幅程度上提高風電接納能力。據(jù)歐洲經(jīng)驗，利用風電功率預(yù)測，合理安排檢修時間，可以增加上網(wǎng)電量2-3%，對100MW規(guī)模的風電場而言，按風電上網(wǎng)電價0.7元計算，年約增收42萬元。電網(wǎng)對風電場并網(wǎng)點采取了嚴格的無功考核