新能源場站控制的新風向

本刊 | 趙福艷，夏云峰

對話

新能源場站控制的新風向

本刊 | 趙福艷，夏云峰

受訪嘉賓：劉冰，北京東潤環能科技股份有限公司綠色電力事業部總經理。

風能和太陽能存在一定的波動性，在裝機規模迅速擴大的情況下，僅依托各個單一系統各自為戰已經不能滿足對新能源場站進行高效、精細化控制的要求。作為一家新能源應用技術與信息服務公司，東潤環能是如何通過技術手段打通這些系統以應對上述挑戰的呢？

《風能》：隨著我國的風電和光伏裝機容量不斷增加，對新能源場站控制提出了更高要求，您認為目前在這方面主要還存在哪些問題？

劉冰：在新能源場站控制方面，功率預測系統和有功/無功（AGC/AVC）控制系統已成為支撐調度運行的重要技術，但根據目前電網運行情況來看，功率預測系統和有功/無功控制系統沒有形成相互支撐，不能更好地為新能源發電間歇性提供技術解決方案。因此，我認為在新能源場站控制方面主要存在以下問題：一是功率預測精度不能滿足實時運行需要。雖然新能源預測技術已經有了很大程度的提高，但還未達到支撐調度系統對新能源電力進行精確控制的要求。同時，超短期15min分辨率也達不到實時控制的要求。二是風電場缺乏協調控制。新能源現有的有功/無功調節手段和控制模式，不能實現風電場電壓的自愈超前控制，容易造成新能源場站的電壓波動，給電網安全運行帶來挑戰。三是新能源場站對調度運行的支撐能力不足。主站端要實現對新能源場站有效精確控制，需要場站端提供一定的數據支撐，比如未來5min最大出力、當前理論功率等，目前場站端尚不具備此技術能力。

《風能》：基于上述問題，貴公司提供的新能源場站智能優化協調控制系統想要達到怎樣的目標？其涉及的內容有哪些，各子系統間是如何協調工作的？

劉冰：這套系統致力于解決新能源場站各系統之間相互獨立造成的后期維護問題和數據共享問題，其目標是：第一，降低成本。該系統采用一體化設計方案，集中組屏，最大程度降低設備成本和減少后期運行維護的難度；第二，數據共享。基于新能源的特點，通過更深入的數據交互方式，支撐相互的業務需求，更大程度地解決新能源發電存在的問題。

具體就其涉及的內容來說，該系統分安全I區風電AGC/AVC模塊及安全II區風電功率預測兩部分，二者是整體設計和統一建設，通過防火墻進行數據交互，最終實現功能的相互支撐和新能源場站的主動型、電壓波動防控型控制目的。其各子系統之間的工作模式如下：首先，功率預測模塊向AGC模塊提供5min功率預測，AGC模塊基于該數據完成兩個功能：一是實現以5min預測為重要輸入參數的有功分配策略；二是向調度主站上傳新能源場站未來5min發電能力，以協助主站端完成新能源場站的科學精確管控。其次，功率預測模塊向AVC模塊提供5min功率預測值，AVC模塊基于該數據實現新能源場站在自由發電狀態下的電壓波動性預防控制。再次，AGC模塊向AVC模塊提供負荷指令，AVC根據負荷指令實現未來新能源場站的電壓無功分布，實現電壓的超前控制。最后，AGC模塊向功率預測模塊提供新能源場站限電時段，則預測模塊實現如下兩個功能：一是實現預測模型的高精度自修正；二是實現對新能源場站的消納分析。

此外，該系統還具有基于功率預測的電壓無功自動超前調整功能、預測模塊及相關高級應用分析、基于AGC數據的模型自修正、未來5min新能源場站理論功率預測和新能源場站消納分析的功能。值得一提的是，此系統還有與主站互動的功能，旨在支撐主站的實時控制功能，在保留常規數據交互的前提下，實現場站未來5min理論出力、場站有功裕度、無功裕度等數據的上送。

《風能》：您上面提到新能源場站消納分析，這是基于何種原理做出的？

劉冰：消納分析主要針對限電地區而言，一般來說，業主并不清楚一年之內的發電量數值，新能源場站智能優化協調控制系統會從理論功率計算和棄風評估兩個方面入手對新能源場站消納情況進行分析。一方面，該系統要具備新能源場站的理論功率計算功能，同時，在理論功率基礎上實現新能源場站的消納分析功能，這便于用戶科學評估限電時段的新能源限電電量、科學評估限電時段的風電場功率預測精度和合理制定出力恢復期間的發電計劃。具體來說，理論功率的計算是對新能源場站發電電量進行綜合評價前提，電網在調度新能源場站時所產生的限電電量是對新能源場站進行考核管理的基礎。同時，理論功率作為新能源場站上報的最大出力預估值準確性評估的基礎依據，能夠為新能源調度提供重要的技術支撐。另外，在計算理論功率值時系統需要充分考慮該時段非正常運行風電機組的影響，包括故障、檢修、限電、大風停機、通信中斷等情況，得出更為合理的理論功率計算值，新能源場站理論發電量通過理論功率計算值在時間段內的積分得出。

另一方面，限電電量計算是做好風電、光伏發電和電網規劃的基礎，也是業主合理安排機組出力的主要依據。準確計算每年的限電電量，不僅涉及各個風電場、光伏電站的經濟利益，也關系著電網對新能源電力的接納能力、實際風、光資源評估、新能源項目審批等。該系統可根據計算出的各新能源場站的理論功率，結合實發功率確定新能源場站的限電電量值，統計出各日、月、年的限電電量，提供報表及分析等功能。

《風能》：該系統投運后能夠給客戶帶來哪些價值？

劉冰：就目前風電場運行情況來說，該系統給客戶帶來的價值有：一是從運行管理角度來說，有些業主缺少以數據為基礎的管理手段，有時并不清楚發電量未達到預期的真正原因，基于此，該系統能夠對現有的數據進行精細化分析，給出對應建議，并幫助業主對未來一年的各機組發電量做出保障。二是從限電數據統計情況進行分析，對于此，系統會做出詳盡統計，結合限電計劃（時段）數據，進而對風電場限電電量進行客觀評估，通過新能源場站智能優化協調控制系統建立科學的限電損失電量考核辦法，加強棄風、棄光限電管理。