風電系統的運行集中控制分析

雷茂盛

摘要：隨著各學科理論知識的高度發展，物理學理論也得到了空前的進步，在風電場領域等一些邊緣學科也走進了人們的視野，風電系統的運行集中控制是風電新型管理模式之一，

本文則主要針對國家電投集團云南國際電力投資有限公司所轄風電場運行集控的一些問題進行分析研究，著重研究了風電場集控運行的功能及自身的優點和劣勢，來提高設備可利用率，實現統一協調，優化管理、集中監控、系統集成。并深入研究風電場在實際運行過程中風機智能預警問題，并據此提出有效的解決思路。

關鍵詞：風電場;運行集中控制;風機智能預警

引言：

公司9個風電場（含省外1個在建），合計1009MW，共7個不同廠家13種機型，488臺風機，點多面廣，風機主設備型號各異，數量分散且眾多，監視數據龐大、設備異常發現困難，并且歸一性差，管理難度大;數據上送量大（約50萬點），在大規模的數據中對于設備的預警管理沒有特別有效的措施。其次風機功率預測系統點多面廣，管理成本高、維護難度大。無法自主分析風機振動監測數據，判斷設備是否存在異常。為了便于風電和光伏的歸一化管理，特建設一個統一的智能分析平臺，將多廠家、多型號的不同設備數據進行統一整合，在開放式的同一平臺上開展預警分析，提高設備可利用率。

一、風電集控系統建設背景

背景：因風電場建設大多距離市區較偏遠地帶，在運營管理與人員管理以及并網控制等方面帶來很多管理及技術困難，根據公司要求，生產管理已逐步調整為“集控運行，區域維檢”模式，逐步推進現場“少人值守”方式，為此開展集控運行管理方式。

二、風電集控系統的功能

該系統能夠對我公司所有新能源場站的生產狀況進行實時監視，通過運行實時狀態、趨勢圖、棒狀圖和參數分類表等多種監視方式實時顯示風機、光伏的主要運行參數和設備狀態。主要分為：區域狀態監視、功率預測數據展示、風場狀態監控、風機部件狀態監控及狀態監控。

1.區域狀態監視，主要包括發電量、潮流分布等實時處理情況。電網安全指標，包括并網點電壓、頻率、有功功率、無功功率等;所屬各個電站簡要實時數據顯示，主要包括功率、發電量等。

2.功率預測數據展示，接入所有新能源電站的功率預測數據，包括光功率預測數據和風功率預測數據，能夠應用及展示。

3.風場狀態監測，整體運行狀態統計信息，包括正常運行設備數量、故障停機設備數量、檢修設備數量等信息。各個風電機組的功率、實時發電量統計。

三、風電系統的運行集中控制的優點

能為風電系統的集控中心提供全面準確的數據信息，保證風電系統內部系統信息傳遞順序進行。比如通過數據為支撐的管理體系，打通績效管理與生產管理，實現KPI透明化。其次也可通過對損失電量的分解，全面掌握風機、方陣與管理運行現場，提出閉環調整措施。如圖1、2所示

四、風電系統的運行集中控制所面臨的挑戰

1.發電性能跌落無法有效管理，當風機無異常告警，但實際發電性能跌落導致場均損失3%以上電量。因為無法有效排除風況因素干擾，無法有效告警。

2.大部件亞健康難以有效管理，當主軸承，齒輪箱，發電機，等關鍵部件，一旦發生意外故障，需要20天左右的非計劃停機時間，傳統方法難以有效預警。傳統SCADA數據只能依靠人工被動響應風機的事件代碼，大量失效模式無法預警傳動鏈上安裝的各CMS廠家振動傳感器，采用專家人工診斷方式，后期成本高，預警效果參差不齊。

五、集控系統對于風電場在實際運行過程中風機智能預警問題的要求

集控系統應具備設備主動預防維護功能，針對風電機組的故障發生概率，備件損壞的概率，預測可能發生的質量問題，有針對性的制定出預防性維護措施，將問題消滅在萌芽狀態，使機組運行穩定性不斷提升。通過健康狀態劣化趨勢評估，可及時調整風機運行控制策略，不斷優化發電性能。通過故障預警和壽命預測，可準確預測出部件失效概率和剩余壽命，通過主動運維策略的配合，降低非計劃停機時間，減少發電量損失。

六、集控系統對于風電場在實際運行過程中所創造的價值

1.通過故障預警功能可提前發現降容，轉矩，偏航，變槳等發電性能跌落問題，每年可挽回損失470萬元（10萬風場），如圖3、4所示

2.某風電場12#風機發電機軸承預警6個月后失效，風場計劃停機，用4小時更換好了軸承，避免非計劃故障導致的7天停機電量損失10萬度。如圖5所示

結語：

經過以上的敘述，風電系統集控主要是信息化為主，信息化以及功能化程度決定風電系統運行效率、減少故障率。影響風電場運行的安全性、可靠性。隨著風電集控系統自動化程度越來越高，應用的范圍也越來越廣闊，更好的發揮其自動化信息的管理，更好的檢測風電場的運行情況，使風電能夠更好的發展。

參考文獻

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