風(fēng)電場(chǎng)信息系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)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(fēng)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(guó)風(fēng)力發(fā)電占世界風(fēng)電的比重由2004 年的1.66% 上升到27% ，風(fēng)電總裝機(jī)容量已躍居世界第一。2013 年，風(fēng)力發(fā)電在全國(guó)5.26 萬億千瓦時(shí)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(shí)間里，風(fēng)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(guó)第三大能源。國(guó)家發(fā)改委能源研究所預(yù)期，到2050 年風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到10 億千瓦，提供國(guó)內(nèi)17% 的電力。風(fēng)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(fēng)電管理問題的基礎(chǔ)上，提出風(fēng)電場(chǎng)管理改進(jìn)方案，即智能管理與集控系統(tǒng)的研究開發(fā)。
　　風(fēng)電場(chǎng)管理存在的問題
　　我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)的特點(diǎn)是發(fā)展速度快，風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)由小規(guī)模向大規(guī)模電場(chǎng)群轉(zhuǎn)變，在大型風(fēng)電場(chǎng)中有幾十、幾百甚至上萬臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，而我國(guó)目前大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)群綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)尚屬起步階段，已經(jīng)滿足不了發(fā)展現(xiàn)狀，造成風(fēng)電場(chǎng)在實(shí)際運(yùn)行管理中面臨諸多問題。
　　一、難統(tǒng)一
　　一個(gè)大型風(fēng)電場(chǎng)群可能由多個(gè)投資商投資，所用風(fēng)電機(jī)組來自不同風(fēng)電機(jī)組廠商，即便是同一個(gè)風(fēng)電機(jī)組廠商的產(chǎn)品，由于項(xiàng)目實(shí)施階段不同，也會(huì)產(chǎn)生多種機(jī)型，而不同廠商不同型號(hào)風(fēng)電機(jī)組通訊方式，數(shù)據(jù)接口不盡相同，因此一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)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(hào)風(fēng)電機(jī)組的監(jiān)控，造成重復(fù)投資，增加了管理負(fù)擔(dān)。且這些集控系統(tǒng)提供的監(jiān)控功能與報(bào)表也不盡相同，導(dǎo)致業(yè)主管理指標(biāo)不統(tǒng)一，不便于風(fēng)電場(chǎng)綜合比較與分析。風(fēng)電場(chǎng)業(yè)主迫切希望用一套統(tǒng)一的集控系統(tǒng)來進(jìn)行監(jiān)控與管理風(fēng)電場(chǎng)所有風(fēng)電機(jī)組，但由于數(shù)據(jù)接口錯(cuò)綜復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)困難。另外，不同廠家的監(jiān)控共存與遠(yuǎn)程訪問，帶來網(wǎng)絡(luò)安全問題。
　　二、難維護(hù)
　　風(fēng)電場(chǎng)環(huán)境惡劣、條件艱苦，使得風(fēng)電場(chǎng)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(fēng)電高速發(fā)展與人才培養(yǎng)嚴(yán)重滯后之間的矛盾日益突出，給風(fēng)電場(chǎng)后期運(yùn)行與維護(hù)帶來巨大風(fēng)險(xiǎn)與嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。且隨著風(fēng)電建設(shè)的加快，風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)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(fēng)電場(chǎng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的全面維護(hù)，這些都導(dǎo)致了風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維困難，運(yùn)行效率與資源綜合利用率低下。
　　三、難調(diào)度
　　風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模和所占電網(wǎng)電源比重越來越大，大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)安全運(yùn)營(yíng)的影響也越來越大，而目前已投運(yùn)風(fēng)電機(jī)組對(duì)電網(wǎng)故障和擾動(dòng)的過濾能力不強(qiáng)。國(guó)家電網(wǎng)出臺(tái)了《風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)規(guī)范》，要求風(fēng)電場(chǎng)對(duì)發(fā)電生產(chǎn)進(jìn)行計(jì)劃上報(bào)，并能對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行電能調(diào)度。風(fēng)電場(chǎng)集控系統(tǒng)迫切需求增加該功能，并且改造風(fēng)電機(jī)組主控及變流器具備有功無功調(diào)節(jié)功能。
　　四、重要運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問題
　　風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)，除了風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量、功率曲線、可利用率等少數(shù)幾個(gè)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)期存儲(chǔ)外，沒有對(duì)其他風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)與分析，這些數(shù)據(jù)是風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要運(yùn)行數(shù)據(jù)，也是風(fēng)電場(chǎng)選址，風(fēng)電機(jī)組選型的重要依據(jù)。沒有對(duì)這些運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)與分析，造成了風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)與風(fēng)電場(chǎng)選型是個(gè)開環(huán)的過程，不能進(jìn)行改進(jìn)與評(píng)估。