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(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行

監(jiān)控平臺(tái)成果簡(jiǎn)介風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行控制平臺(tái)包含風(fēng)功率預(yù)測(cè)、風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)發(fā)電控制(AutomaticGenerationControl，AGC)、風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)電壓控制(AutomaticVoltageControl)等主要功能子系統(tǒng)，對(duì)內(nèi)進(jìn)行發(fā)電廠發(fā)電計(jì)劃制定、在線實(shí)時(shí)控制等綜合功能，對(duì)外配合電網(wǎng)進(jìn)行AGC、AVC調(diào)度，實(shí)現(xiàn)風(fēng)-火-水-儲(chǔ)的優(yōu)化互濟(jì)運(yùn)行，是建設(shè)電網(wǎng)友好型風(fēng)電的核心技術(shù)。風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)包含功率預(yù)測(cè)、風(fēng)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(fēng)功率預(yù)測(cè)、實(shí)時(shí)風(fēng)電監(jiān)控、數(shù)據(jù)挖掘等綜合性風(fēng)電管理需求。功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)支持豐富的用戶角色，滿足預(yù)報(bào)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(duì)性的后臺(tái)模塊與人機(jī)界面。調(diào)度員：實(shí)時(shí)監(jiān)視風(fēng)電運(yùn)行狀態(tài)、在線調(diào)度風(fēng)電運(yùn)行等；預(yù)報(bào)員：風(fēng)功率曲線預(yù)報(bào)、模型訓(xùn)練、預(yù)測(cè)結(jié)果訂正與自動(dòng)發(fā)布管理員：系統(tǒng)的擴(kuò)容與升級(jí)、程序模塊監(jiān)視、日志管理等。鳳電場(chǎng)輸出模型L_■數(shù)傳天氣預(yù)報(bào)對(duì)比鳳功聿預(yù)測(cè)子示圻支懵豐密皚可觀彳乳戲能，可詢肯鞏疏舉實(shí)測(cè)/碩劇曲線時(shí)比、鳳電場(chǎng)軸出模爭(zhēng)、數(shù)憤天咒預(yù)報(bào)対比??」M鳳電場(chǎng)輸出模型L_■數(shù)傳天氣預(yù)報(bào)對(duì)比鳳功聿預(yù)測(cè)子示圻支懵豐密皚可觀彳乳戲能，可詢肯鞏疏舉實(shí)測(cè)/碩劇曲線時(shí)比、鳳電場(chǎng)軸出模爭(zhēng)、數(shù)憤天咒預(yù)報(bào)対比??」M世1*:性■鞏網(wǎng)功率實(shí)測(cè)/■預(yù)測(cè)曲醱對(duì)比功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)提供智能化預(yù)報(bào)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(lái)越高預(yù)測(cè)模型。采用歐洲氣象中心、中國(guó)氣象中心的全球模式；采用MMD5（美國(guó)）中尺度模式，生產(chǎn)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)。功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)對(duì)不同風(fēng)場(chǎng)建立針對(duì)性模型，具有詳盡的數(shù)據(jù)預(yù)處理功能，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)錯(cuò)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(cè)模型可選用定時(shí)訓(xùn)練更新或人工更新。系統(tǒng)按典型天氣類型建模，對(duì)雨/雪/揚(yáng)沙/低溫等極端天氣建模更加準(zhǔn)確。豐富、可靠、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)中心是進(jìn)行風(fēng)功率預(yù)測(cè)、風(fēng)電實(shí)時(shí)監(jiān)視、風(fēng)資源評(píng)估的基礎(chǔ)。功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)提供海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、快速查詢、風(fēng)資源可視化、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)分析、系統(tǒng)評(píng)價(jià)等綜合性數(shù)據(jù)管理功能。風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)（AVC）風(fēng)電場(chǎng)AVC系統(tǒng)是一個(gè)在現(xiàn)有風(fēng)機(jī)SCADA與升壓站SCADA基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉環(huán)、利用雙饋風(fēng)機(jī)自身無(wú)功調(diào)節(jié)能力滿足風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)綜合需求的監(jiān)控管理系統(tǒng)。從2006年起，國(guó)家電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)并入點(diǎn)網(wǎng)點(diǎn)（PointofCouplingConnection，簡(jiǎn)稱PCC）的電壓、無(wú)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(dòng)范圍、功率因數(shù)、諧波與閃變的。隨著我國(guó)風(fēng)電建設(shè)深入、電網(wǎng)電壓調(diào)整的需要，在風(fēng)電富集地區(qū)的風(fēng)電場(chǎng)將需要調(diào)整其電壓參考點(diǎn)或無(wú)功輸出值等以滿足更高級(jí)的并網(wǎng)需求?？紤]到風(fēng)電場(chǎng)電壓-無(wú)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(dá)到理想控制效果是風(fēng)電場(chǎng)電壓-無(wú)功控制的必然要求。風(fēng)電場(chǎng)AVC系統(tǒng)的主要功能如下：1、 實(shí)時(shí)監(jiān)視風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)以及內(nèi)部電網(wǎng)的電壓和無(wú)功信息；2、 協(xié)調(diào)控制集中無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備、事件驅(qū)動(dòng)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(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)雙饋風(fēng)機(jī)功率因數(shù)，最快響應(yīng)時(shí)間少于100ms；4、 閉環(huán)控制系統(tǒng)，參與電網(wǎng)自動(dòng)電壓控制，減少現(xiàn)場(chǎng)工作人員的工作量；5、 改善局部電壓質(zhì)量和無(wú)功水平6、 保證風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓質(zhì)量和無(wú)功的吸收；7、 保證風(fēng)電場(chǎng)的電壓穩(wěn)定、降低配網(wǎng)網(wǎng)損。應(yīng)用說(shuō)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(chǔ)、實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的通信功能。本系統(tǒng)通過(guò)風(fēng)機(jī)廠商提供的OPC接口，采集風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)通過(guò)OPC接口獲得與風(fēng)機(jī)實(shí)測(cè)信息，同時(shí)上傳功率預(yù)測(cè)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(xì)信息傳遞至指定地點(diǎn)（如發(fā)電集團(tuán)的風(fēng)電信息監(jiān)視中心等）。2、調(diào)度終端與維護(hù)，提供面向調(diào)度員的風(fēng)電實(shí)時(shí)監(jiān)視功能、預(yù)報(bào)向?qū)到y(tǒng)、管理界面、風(fēng)電場(chǎng)自動(dòng)電壓控制見(jiàn)識(shí)，同時(shí)供系統(tǒng)維護(hù)、升級(jí)使用。3、標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)柜（可考慮與其它系統(tǒng)共用機(jī)柜）。4、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、路由、網(wǎng)線等網(wǎng)絡(luò)配件。5、風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)與風(fēng)電場(chǎng)AVC系統(tǒng)可以分開(kāi)單獨(dú)配置。指令I(lǐng)含功率預(yù)滇數(shù)值天氣預(yù)報(bào).功率預(yù)測(cè)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(bào).功率預(yù)測(cè)結(jié)黑用戶定制消息發(fā)布數(shù)據(jù)與通信服務(wù)器風(fēng)機(jī)翊數(shù)據(jù)|風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)|控制平臺(tái)風(fēng)電預(yù)測(cè)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(fēng)力發(fā)電相關(guān)的新能源產(chǎn)業(yè)，如風(fēng)電場(chǎng)、風(fēng)力發(fā)電集團(tuán)、電力調(diào)度中心、風(fēng)機(jī)制造商與從事相關(guān)行業(yè)的研究院所。效益分析對(duì)風(fēng)電進(jìn)行功率預(yù)測(cè)、實(shí)時(shí)監(jiān)控與在線控制是未來(lái)風(fēng)電發(fā)展的必然趨勢(shì)，可以全面提升電網(wǎng)、風(fēng)電場(chǎng)、發(fā)電商等不同實(shí)體對(duì)風(fēng)力發(fā)電的認(rèn)知深度、調(diào)控能力、與管理水平。目前我國(guó)北方地區(qū)受電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力限制，約有1/3風(fēng)電處于閑置狀態(tài)，利用風(fēng)功率預(yù)測(cè)、增加風(fēng)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(fēng)電接納能力。據(jù)歐洲經(jīng)驗(yàn)，利用風(fēng)電功率預(yù)測(cè)，合理安排檢修時(shí)間，可以增加上網(wǎng)電量2-3%，對(duì)100MW規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)而言，按風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)0.7元計(jì)算，年約增收42萬(wàn)元。電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)采取了嚴(yán)格的無(wú)功考核