风电场信息系统的开发与应用

文|黄佳佳，娄尧林，吴海列   
　　随着化石能源的枯竭、环境污染的加重，可再生能源的开发得到极度重视。风力发电作为可再生能源发电中最为成熟的发电技术，近年来在政府的大力支持下，迅猛发展起来。在短短十年内，我国风力发电占世界风电的比重由2004 年的1.66% 上升到27% ，风电总装机容量已跃居世界第一。2013 年，风力发电在全国5.26 万亿千瓦时发电量中占2.6% ，已经超过了核电的发电量，在不到10 年的时间里，风电的发电量已经超过发展了40 年的核电，上升为中国第三大能源。国家发改委能源研究所预期，到2050 年风电装机容量将达到10 亿千瓦，提供国内17% 的电力。风电的飞速发展，也暴露出了一系列的管理问题，本文在总结风电管理问题的基础上，提出风电场管理改进方案，即智能管理与集控系统的研究开发。
　　风电场管理存在的问题
　　我国风电场的特点是发展速度快，风电场建设由小规模向大规模电场群转变，在大型风电场中有几十、几百甚至上万台风电机组，而我国目前大规模风电场群综合自动化系统的建设尚属起步阶段，已经满足不了发展现状，造成风电场在实际运行管理中面临诸多问题。
　　一、难统一
　　一个大型风电场群可能由多个投资商投资，所用风电机组来自不同风电机组厂商，即便是同一个风电机组厂商的产品，由于项目实施阶段不同，也会产生多种机型，而不同厂商不同型号风电机组通讯方式，数据接口不尽相同，因此一个风电场的中控室往往需要安装多套不同的监控系统，来满足不同型号风电机组的监控，造成重复投资，增加了管理负担。且这些集控系统提供的监控功能与报表也不尽相同，导致业主管理指标不统一，不便于风电场综合比较与分析。风电场业主迫切希望用一套统一的集控系统来进行监控与管理风电场所有风电机组，但由于数据接口错综复杂，实现困难。另外，不同厂家的监控共存与远程访问，带来网络安全问题。
　　二、难维护
　　风电场环境恶劣、条件艰苦，使得风电场各专业人才稀缺，且人员管理水平、技术水平参差不齐，风电高速发展与人才培养严重滞后之间的矛盾日益突出，给风电场后期运行与维护带来巨大风险与严峻挑战。且随着风电建设的加快，风电机组的运维工作量将与日俱增，因此单纯依靠人工分析数据、排除故障已经不能满足风电场对风电机组的全面维护，这些都导致了风电场运维困难，运行效率与资源综合利用率低下。
　　三、难调度
　　风电场规模和所占电网电源比重越来越大，大规模风电并网对电能质量和电力系统安全运营的影响也越来越大，而目前已投运风电机组对电网故障和扰动的过滤能力不强。国家电网出台了《风电并网技术规范》，要求风电场对发电生产进行计划上报，并能对风电场进行电能调度。风电场集控系统迫切需求增加该功能，并且改造风电机组主控及变流器具备有功无功调节功能。
　　四、重要运行数据存储问题
　　风电场风电机组运行数据，除了风电机组发电量、功率曲线、可利用率等少数几个运行数据进行长期存储外，没有对其他风电机组运行历史数据进行存储与分析，这些数据是风电机组设计优化的重要运行数据，也是风电场选址，风电机组选型的重要依据。没有对这些运行数据进行存储与分析，造成了风电机组设计与风电场选型是个开环的过程，不能进行改进与评估。