風電場信息系統(tǒng)的開發(fā)與應用

文|黃佳佳，婁堯林，吳海列   
　　隨著化石能源的枯竭、環(huán)境污染的加重，可再生能源的開發(fā)得到極度重視。風力發(fā)電作為可再生能源發(fā)電中最為成熟的發(fā)電技術(shù)，近年來在政府的大力支持下，迅猛發(fā)展起來。在短短十年內(nèi)，我國風力發(fā)電占世界風電的比重由2004 年的1.66% 上升到27% ，風電總裝機容量已躍居世界第一。2013 年，風力發(fā)電在全國5.26 萬億千瓦時發(fā)電量中占2.6% ，已經(jīng)超過了核電的發(fā)電量，在不到10 年的時間里，風電的發(fā)電量已經(jīng)超過發(fā)展了40 年的核電，上升為中國第三大能源。國家發(fā)改委能源研究所預期，到2050 年風電裝機容量將達到10 億千瓦，提供國內(nèi)17% 的電力。風電的飛速發(fā)展，也暴露出了一系列的管理問題，本文在總結(jié)風電管理問題的基礎上，提出風電場管理改進方案，即智能管理與集控系統(tǒng)的研究開發(fā)。
　　風電場管理存在的問題
　　我國風電場的特點是發(fā)展速度快，風電場建設由小規(guī)模向大規(guī)模電場群轉(zhuǎn)變，在大型風電場中有幾十、幾百甚至上萬臺風電機組，而我國目前大規(guī)模風電場群綜合自動化系統(tǒng)的建設尚屬起步階段，已經(jīng)滿足不了發(fā)展現(xiàn)狀，造成風電場在實際運行管理中面臨諸多問題。
　　一、難統(tǒng)一
　　一個大型風電場群可能由多個投資商投資，所用風電機組來自不同風電機組廠商，即便是同一個風電機組廠商的產(chǎn)品，由于項目實施階段不同，也會產(chǎn)生多種機型，而不同廠商不同型號風電機組通訊方式，數(shù)據(jù)接口不盡相同，因此一個風電場的中控室往往需要安裝多套不同的監(jiān)控系統(tǒng)，來滿足不同型號風電機組的監(jiān)控，造成重復投資，增加了管理負擔。且這些集控系統(tǒng)提供的監(jiān)控功能與報表也不盡相同，導致業(yè)主管理指標不統(tǒng)一，不便于風電場綜合比較與分析。風電場業(yè)主迫切希望用一套統(tǒng)一的集控系統(tǒng)來進行監(jiān)控與管理風電場所有風電機組，但由于數(shù)據(jù)接口錯綜復雜，實現(xiàn)困難。另外，不同廠家的監(jiān)控共存與遠程訪問，帶來網(wǎng)絡安全問題。
　　二、難維護
　　風電場環(huán)境惡劣、條件艱苦，使得風電場各專業(yè)人才稀缺，且人員管理水平、技術(shù)水平參差不齊，風電高速發(fā)展與人才培養(yǎng)嚴重滯后之間的矛盾日益突出，給風電場后期運行與維護帶來巨大風險與嚴峻挑戰(zhàn)。且隨著風電建設的加快，風電機組的運維工作量將與日俱增，因此單純依靠人工分析數(shù)據(jù)、排除故障已經(jīng)不能滿足風電場對風電機組的全面維護，這些都導致了風電場運維困難，運行效率與資源綜合利用率低下。
　　三、難調(diào)度
　　風電場規(guī)模和所占電網(wǎng)電源比重越來越大，大規(guī)模風電并網(wǎng)對電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)安全運營的影響也越來越大，而目前已投運風電機組對電網(wǎng)故障和擾動的過濾能力不強。國家電網(wǎng)出臺了《風電并網(wǎng)技術(shù)規(guī)范》，要求風電場對發(fā)電生產(chǎn)進行計劃上報，并能對風電場進行電能調(diào)度。風電場集控系統(tǒng)迫切需求增加該功能，并且改造風電機組主控及變流器具備有功無功調(diào)節(jié)功能。
　　四、重要運行數(shù)據(jù)存儲問題
　　風電場風電機組運行數(shù)據(jù)，除了風電機組發(fā)電量、功率曲線、可利用率等少數(shù)幾個運行數(shù)據(jù)進行長期存儲外，沒有對其他風電機組運行歷史數(shù)據(jù)進行存儲與分析，這些數(shù)據(jù)是風電機組設計優(yōu)化的重要運行數(shù)據(jù)，也是風電場選址，風電機組選型的重要依據(jù)。沒有對這些運行數(shù)據(jù)進行存儲與分析，造成了風電機組設計與風電場選型是個開環(huán)的過程，不能進行改進與評估。