淺談后備電源在尖峰風電場的應用

（福建惠安泉惠發電有限責任公司 福建泉州 362100）

1 尖峰風電場概況

惠安尖峰風電場屬海洋山地風電，易受臺風的影響[1]，因此選用的是廣東明陽電氣有限公司生產的抗臺型風機，型號為MY2.0-104。該風電場核準容量為46 MW，擬建設23臺2 MW風機，2018年8月22日完成升壓站受電及13臺風機組并網發電，2018年7月28日完成1回110 kV線路接入110 kv國家電網惠安縣玉圍變，線路長度3.5 km，導線截面積240 mm2。

2 尖峰風電場場內電氣主接線概況

風電場場內風機側采用線變組接線方式，將風機全部升壓到35 kV，并接到35 kV母線，尖峰風電場通過3回集電線路接入升壓站35 kV母線，再通過110 kV升壓站升壓到110 kV送出至玉圍變。升壓站110 kV側采用線路變壓器組接線。35 kV側母線采用單母線接線[2]。

3 后備電源在風電場的作用

3.1 接入線路故障時為風機偏航電源

臺風期間，高壓電網輸電可能會出現故障情況，從而導致風機停止在原來狀態無法執行偏航動作，給風機帶來一定的安全隱患。加入備用電源后能使風機在外網斷電的情況下，由后備電源驅動偏航電機運行，讓風機能隨時調整機艙使葉輪對準風向，保障風電機組的安全[3]。

3.2 減少投資

正常工作期間采用35/0.4 kV變壓器供電，檢修故障期間采用1 200 kW柴油發電機400 V供電。升壓站未帶電的情況下，特別是在集電線路交接試驗后，35 kV線路沖擊試驗，35 kV開關柜帶電等交接試驗時，均能夠在接入線路未完工時投入使用，利于提早進行消缺，大大減少風機并網發電的時間。升壓站內可以不增設10 kV場用電線路，減少投資。

3.3 “黑啟動”時的應用

所謂“黑啟動”是指整個系統因故障停運后，系統全部停電，處于全 “黑”狀態，不依賴別的網絡幫助，通過系統中具有自動啟動能力的發電機組起動，帶動無自啟功能的發電機組，逐漸擴大系統恢復范圍，最終實現整個系統的恢復。后備電源柴油發電機啟動，一方面給升壓站400 V系統Ⅱ段母線供電，另一方面通過升壓到35 kV至集電線路、箱變及風機控制系統供電，進行風機重啟發電，對內恢復場用電系統，對外配合電網調度恢復電網運行。

4 后備電源設備配置

表1 后備電源設備配置表

后備電源設備配置及使用情況見表1和圖1。

5 后備電源系統工作邏輯

5.1 未投入后備電源

風電場正常工作期間，站內低壓400 V場用電Ⅰ段母線由場用變SCB11-315/35/0.4 kV降壓為400 V供電，電流路徑為：站用變的低壓側400 V通過低壓柜內1D斷路器411供電，后母聯斷路器41M1供電。

5.2 投入后備電源

臺風天氣風速超過25 m/s時，達到風機的切出風速，風機切出停止發電，偏航系統由接入線路供電。一旦臺風導致接入線路故障，接入線路斷電，風機偏航系統斷電，后備電源控制系統告警。此時在中控室采用就地模式啟動后備電源系統，進入抗臺風模式。具體電源走向為：柴發啟動后，出口端電壓穩定400 V時，至柴發集裝箱內低壓進線柜的431總斷路器，后分兩路饋出：一路通過柴發集裝箱饋出柜內451斷路器至站內35 kV配電室內低壓柜內7 D場用電Ⅱ段母線421斷路器，另一路通過柴發集裝箱饋出柜內441斷路器至變壓器集裝箱內的升壓變壓器，電壓由0.4 kV升壓至35 kV后，再經阻尼裝置濾波，接至柴發饋出柜363，再通過操作員站控制363開關的合閘，將其接入35 kV母線，再根據不同的集電線路的無功阻抗選擇合適的檔位投入配電室內的并聯電抗器，全部集電線路和風機帶電后，再根據風況需要，4臺風機可以同時進行偏航。

6 后備電源系統的投入使用情況

2018年8 號超強臺風瑪利亞于7月11日9時10分在福建省福州市連江縣黃岐半島沿海登陸，登陸時中心附近最大風力有14級（42 m/s）。惠安尖峰風電場于7月11日7時50分迎來最大風力29 m/s，而此時的尖峰風電場由于接入線路還未完工，現場13臺風機雖然已經調試完成，在沒有電源的情況下，是根本不具備偏航功能的。現場13臺風機的集電線路接線見圖2。現場指揮部根據氣象預測，于7月11日上午5時開啟后備電源進行風機偏航，至13時降格為熱帶風暴，此次超強臺風未對現場的13臺風電機組造成大的損壞。

7 總結與反思

7.1 總結

抗臺模式投運期間最大投入為ABC三條集電線路，最小投入集電線路B。其中A回8#～10#共3臺風機，B回14#共1臺風機，C回15#～23#共9臺風機。投運順序為B→A→C。當投入線路B時，無需投入電抗器回路；當投入線路B+A時，電抗器處于1檔；當投入線路B+A+C時，電抗器處于2檔；當線路ABC均投入時發電機需要補充無功功率最大214.9 kVar，滿足柴油發電機無功功率小于900 kVar要求。相關無功負載見表2。

表2 風電場無功平衡表

7.2 反思

（1）由于后備電源系統在風電場使用，福建區域內屬首例。雖有相關啟停均有預案可以遵照執行，但因過程過于繁瑣，難免出現“心有余而力不足”。

（2）由于后備電源系統采用的是中控室遠方控制，與站內綜合自動化后臺相對獨立，數據不能共享，后備電源區域開關狀態要現場就地調整。系統投運時，方能進行狀態監測，一旦停運，就無法監測。建議將后備電源系統的相關參數并入綜合自動化后臺，雙系統合并，由開關狀態執行由后臺集中控制。