王建平
沈阳世杰电器有限公司，辽宁 沈阳 110000
摘要：随着我国电网事业的发展，风力发电已经成为主要的方式之一，我国生产任务量大，因此对能源的需求也具有更进一步的要求，采用集中化的管理可以在一定程度上降低能源的消耗，即使在远距离的环境中，也可以进行有效的输送，在这一发展任务中，风能的合理化开发与利用已经成为当前工作的中心任务，基于此，本文主要对风电集群有功功率控制及其策略进行分析探讨。
关键词：风电集群；有功功率；控制策略
1前言
近些年来，随着我国电力用户的不断增加，我国电网事业也获得了迅猛发展。风力发电作为新时期的主要方式之一，对其进行集中化管理可以最大程度的降低能源的不合理消耗。因此，当前阶段，我国电力行业发展的主要任务就是对风能进行合理的开发和利用，更好的满足社会发展对电力生产的需求。
２风电集群有功功率控制系统
２.1系统总体结构
类似于常规电源的能量管理系统（ＥＭＳ），风电集群有功功率控制需依托相应的控制平台实现。某省原有风电调度自动化系统的电网侧风电调度包括节能调度计划子系统（负责下发风电日前／滚动计划出力曲线）和运行控制子系统（负责下发风电实时控制指令）两个部分；风电场侧控制则包括风电场有功控制和无功控制两个部分。这里根据上文所述风电集群有功功率分层控制思想，给出一套风电集群有功功率控制系统和信息集成设计方案，系统整体架构如图1所示，由于风电场的低电压穿越能力、动态无功补偿能力、运行中的电压等信息影响着集群的有功控制，故在系统架构和通信接口设计中计及了必要的自动电压控制（ＡＶＣ）模块和无功功率／电压信息。风电集群控制主站是实现集群分级协调控制承上启下的关键环节，其有功控制功能由风电集群有功调度和风电场信息采集构成。
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图1 风电集群有功功率控制系统整体架构
１）风电信息采集
风电信息采集模块实现集群所辖区域内风电场和分散风电机组运行数据的收集与上传，综合指令的下发与文件的传输，将风电集群作为一个整体呈现给集群主站，为智能调度提供基础信息。
２）风电集群有功调度
风电集群有功调度模块包括集群计划调度模块与集群实时调度模块，分别从多个时间尺度上，实现风电有功大颗粒度调度转换为小颗粒度调度。调度主站指令获取方式：①调度计划曲线模式，集群计划调度模块根据调度中心下发的日前／滚动计划曲线，按照对应时间点获取控制指令，对控制指令进行跟踪；②实时控制模式，集群实时调度模块实时接收调度中心下发的控制指令，按照设定的实时控制周期对控制指令进行跟踪；③手动控制模式，由运行人员手动输入控制值，对控制指令进行跟踪。调度主站指令响应：对于获取的调度指令进行内部优化分配，即确定各风电场有功控制模式继而将集群有功控制目标分解为各风电场的有功控制目标，且控制集群内部风电场跟踪指令，并根据各个风电场的实时响应情况动态进行调整。
２.2控制接口设计
图1中标出了风电集群有功功率控制系统的网络通信架构，风电集群功率控制系统纵向与风电调度中心站、所辖区域内的风电场、分散接入的风电机组进行数据交互，横向与地调ＥＭＳ进行数据交互。为方便后续的大面积推广实施，总结集群有功控制中所必需的因素，形成了标准化的规约点表。
3风电集群有功功率分层控制的应用研究
新时期，我国社会发展的电力资源需求量持续提升，因此风力发电等新型发电方式得到了更加深入的研究推广和应用。在风力发电过程中，针对有功功率的管理主要采用的是分层控制的方式。在具体管理工作中，通常需要构建一个主调控中心，负责对整体状况进行统筹，同时为不同分支区域内的风力发电厂提供一定的支援。最近几年，我国风电场的数量一致保持着不断增长的趋势，这对调度控制工作带来了巨大的挑战，因此人们将自动化控制技术引入到调度控制中，一方面实现了工作效率的提升，同时也解决了其中存在的不足之处。但即使如此，在实际工作中仍旧暴露出一定的缺陷，其中最显著的一个问题就是功率的优化。尤其是近些年来风电场数量不断增加，若是无法实现电力集中化，不仅需要投入大量的人力资源，而且相互之前的衔接配合也会出现问题，严重的情况下甚至会引发安全事故，影响我国电力事业的健康发展。
风电集群正是在这一背景下出现的，相较于单个的风电场，它不仅实现了能源的节约，同时也大幅度的提升了能源的利用率。而且，即使在长时间应用过程中，也能够从整体性上得到更为精准的预测。此外，风电集群在外部调控方面也发挥着不俗的作用，实现了电力能源的互补。
在对风电集群进行分层控制的过程中，需要将其分成多个部分。首先，风电调度中心主要负责对风电功率数据进行预测，通过对机组和风电集群出力的合理配置制定，保障其始终处于的安全合理的范围内，并在此基础上制定科学合理的发电计划。其次，在风电调度中心下设风电集群控制主站，主要功能是根据风电场的实际运行情况，对上下级工作任务进行合理的调配，同时对有功功率所实现的目标进行的科学调控，促进工作效率的提升。最后，风电场控制站负责主站分配任务的具体落实，并对任务实施过程中风电场的运行信息进行完整的采集整理，通过数据分析掌握其中可能出现的问题，为故障排查提供详实可靠的依据。
4风电集群有功功率控制系统及控制策略研究
在当前背景下，风电集群有功功率控制一般是通过专门的控制平台来实现的，其控制模式和常规电源能量能力较为相似。控制平台主要包括三个模块，分别是有功控制主站模块、信息采集模块以及有功调度模块。其中有功控制主站模块的功能主要可以分为风电集群有功调度以及风电信息采集构成两个部分，在控制管理中负责对集群分级协调控制进行串联。风电信息采集模块则主要负责对风电集群辖区内风电场和分散风电机组的运行数据进行采集和上传，同时对集群主站下达的命令以及文件进行传输，为智能调度提供必要的参考信息数据。风电集群有功调度模块则由集群计划调度模块和集群实时调度模块两个部分构成，主要作用是根据调度指令完成内部优化分配，在全面掌握各个风电场有功控制模式的基础上，通过对集群有功控制目标的分解获得各个风电场的有功控制目标。此外，有功调度模块还负责对风电集群内部的风电场跟踪指令进行控制，根据各风电场传回的实时响应情况实施动态调整。
结语
综上所述，有功功率控制是风电集群运行过程中的关键环节，它直接关系着集中化管理能否实现，同时对于电力事业发展也具有重要意义。
参考文献：
[1]郭鑫.广域风电集群的功率控制策略研究[D].沈阳工业大学，2018.
[2]邢正军.电力系统紧急情况下的风电集群有功功率控制研究[D].华北电力大学，2014.