(身份证号码：23022519800320XXXX）
摘要：国家新能源政策的推动下,风电快速发展,风电接纳比例逐年提高。 风电具有波动性、随机性和间歇性的特点,大规模风电的接入给电力系统的安全稳定运行带来了新的挑战。基于一种风电实时调度主站系统，对分散的风电信息资源进行集中,从数据层面实现各风电信息系统的数据整合,从而达到信息共享的目的。从应用层面对风电调度功能进行集成,使全网的风电调控工作不再离散化,为全网风电的专业 化调度和市场化接纳提供支撑。
关键词：风力发电；电网调度；业务集成
风力发电作为一种清洁的可再生能源,具有改善能源结构和经济环保等优势, 是未来能源发展趋势之一。当前对风电调度的研究主要以提高风电接纳能力、平抑风电波动和保证电网安全稳定运行为目标。目前风电调度的一些重要功能模块分布于多个系统,配置不同软硬件的操作方式、界面风格各异,系统之间存在大量的异构数据,不仅需要调度人员熟悉多套系统,还要对多套系统进行维护,这样非常不利于风电的高效调控;现有的电网调度系统数据模型主要针对常规能源设计,而风电调度需要监控一些风电特有的量测和信号,因此现有的电网调度系统无法完全满足风电监控的需要; 风电资源集中地区的风电机组数量远远大于常规能源的机组数量,二者性能和调控方式差异较大,因此有必要根据风电的特点进行专业化调控。
一、风力电网调度系统架构设计
风电实时调度主站系统功能结构分为支持平台、应用功能,如图所示。
.png)
系统功能在线计算风电场功率波动对电网电压的影响，实时优化风电大规模接入地区电网的无功补偿方案并制订风电集中外送的分区无功电压控制和系统电压协调控制策略，对风电场和系统无功补偿设备进行协调控制，实现无功潮流优化，确保电网电压的稳定。作为控制对象，风电场端实现风电功率的预测与计划上报，并执行主站端下发的有功、无功控制命令，达到风电接纳最大和电能质量最优的目标。该系统在现有网架下，对于提高风电接纳能力、减轻调度人员的工作量，具有显著作用。
电网模型用于电网实时监视、控制和在线分析计算,包括设备参数、拓扑连接关系和量测数据等。现有调度系统的模型主要针对常规能源设计,但风电监控需要采集一些特殊的信息,如风电机组的运行参数和状态等,并基于这些信息进行分析计算和应用功能开发,因此有必要在现有的电网模型基础上进行扩展, 以实现风电监控建模的需要。模型扩展示意图如图所示。
.png)
风电机组模型在现有机组模型基础上进行扩展,增加样板机标志、风速、风向、温度、发电量、运行状态和故障状态等属性。风电场站模型在现有场站模型基础上增加各状态风机台数、各状态风机容量、各状态风机功率以及风电设备利用小时数、还原电力和受限电量等属性。风电区域模型在现有区域模型基础上扩展属性存放区域内各风电场站的统计信息,以及风电接纳能力、交易金额和风水互补缺额等，风电应用模型则根据功能需要自定义相关属性。
二、风力电网调度功能
风电实时调度主站系统包括运行监视、接纳分析、生产统计和水火风优化调度等核心应用功能。其中水火风优化调度模块从调峰辅助服务交易平台获取发电单元报价序列和调峰范围,结合功率预测和运行数据,通过协调优化得出各发电单元的调节指令。 系统内各应用模块之间的交互通过平台提供的数据总线实现。 风电调度系统与外部系统之间的交互通过数据接口方式实现。系统各功能模块之间的关键数据流程如图所示。
.png)
1、运行监视。对风电运行状态进行监视是调度人员的基础工作。为实现精细化管理和问题分析,并核对场站上报数据的准确性, 该系统在对风电区域和场站监视的基础上实现了对数量庞大的风电机组信息的监视,包括各机组的运行状态、出力和风速、温度等。在风资源丰富的地区,风电并网通道相对集中,风电送出断面功率受到不同程度的限制,而断面的负载水平对风电上网影响较大,因此风电送出断面也是电网运行重点监控的内容。实时监测各个重要风电断面情况,可为区域内的潮流控制和功率平衡提 供依据。
2、接纳分析。电网接纳风电能力分析是针对风电不稳定性可能对电网造成的影响而进行的预见性分析,帮助调度运行人员从时间和空间等不同角度来分析制约风电接纳的因素,为水火风优化调度提供相关参数。
3、生产统计。当前国内弃风限电的情况比较普遍,限电管理已成为风电调度的一项重要功能。弃风限电统计功能根据运行数据从不同角度对风电场限电情况进行统计,包括各风场限电的时段、电力电量和限电原因等,并逐级汇总限电情况。 风电指标统计用于揭示风电运行特点,对风电主要运行指标从不同维度进行统计和分析,如各区域风电发电量和送出断面的负载率等,从而对风电运行、限电趋势和节能减排效果进行分析, 并为考核管理和调度决策提供参考。
三、风力电网调度的应用
设计的风电实时调度系统某大区电网调控中心正式上线运行,实现了统一平台、统一管理、统一数据模型、统一采集交换和一体化图形展示。目前已接入164个风电场, 风机的数据采集遥测79 514 点,遥信31 199 点。开发了风电实时数据有效性筛查程序,某时刻的全网风机实时数据进行处理,结果显示:风机有功、风速、运行状态和故障状态数据若只根据质量位进行判断,则合格率均在95% 以上。若在此基础上进一步采用风电专用判据, 则对无效数据的识别率明显增加,其中风机有功量测的合格率降为77.89% ,风机风速量测的合格率降为77.82% ,风机运行状态信号的合格率降为78.95% ,风机故障状态的合格率降为57.89% 。 该系统建设使电网调控中心具备了从全网到场站再到机组的风电监测能力,调度运行人员由操作多套系统变为操作一套系统,不仅降低了操作难度,提升了工作效率,而且减轻了运维人员工作压力,同时为后续工作开展创造了条件。基于D5000智能电网调度技术支持系统的吉林电网备用调度系统为基础平台，建立风电调度自动化系统。扩充系统硬件、操作系统资源采用D5000系统标准设备，充分利用D5000系统数据管理、信息交换、消息传输、公共服务和图形管理系统资源，将风电调度自动化系统作为一个基本功能模块，与D5000系统无缝集成。
由于风电调度的系统存在着功能分散、模型不完整和应用集中度不高等情况,面向常规能源的调度系统兼容性较差,使调度运行人员难以根据电网状态快速给出和实施风电调控策略,本文针对这一实际情况采用统一平台解决系统功能分散的问题,扩展现有调度系统模型解决风电监控的问题,集成风电核心应用功能实现专业化调控,基于统一平台开发了应用功能,实现了人机统一展示、模型统一维护、应用统一管理和数据统一采集,从而使调度运行人员操作一套系统即可完成风电的实时调度,解决了过去频繁地在不同系统之间来回切换操作造成的调度控制不及时、分配不合理和调节精度差等问题, 并且通过接入电网调峰辅助服务信息,为电力交易的实施提供了技术支撑。
参考文献：
[1] 田云飞,张立涛,徐昊亮. 大规模风电并网对电力系统的影响及应对 措施 [J]. 电气自动化,2017,35(3):54 - 56.
[2] 李劲彬,陈隽. 风光互补可再生能源发电的综合效益优化研究[ J]. 电气自动化,2018,33(5):24 - 26.
[3] 易琛,任建文,戚建文. 考虑需求响应的风电消纳模糊优化调度研究 [J]. 电力建设,2017,38(4):14.