浅谈风电场AGC及功率控制技术.doc

浅谈风电场AGC及功率控制技术
浅谈风电场AGC及功率控制技术
天电达坂城风电场 张胜文
摘要： 介绍了风电场AGC及功率控制技术技术，包括省调开展投入风电AGC系统的背景及意义,风电场侧功率控制系统作用及控制策略等方面内容，以期为风电场AGC及功率控制技术人员提供技术参考。  
关键词： 风电场；自动发电控制系统（AGC）；能量管理平台 
1．概况
1.1 电网对风电AGC开展投入背景及意义
近年来随着风电场的装机比例大幅增多，由于风电出力不确定性造成电网调峰困难更为突出，尤其是风电出力大时联络线的调整变得异常突出，以前以人工电话通知的粗放型调整模式已无法满足目前电网运行调整的需求,为提高电网的安全稳定性以及对风电出力调整的合理性，目前调度通过自动发电控制系统(AGC）来实现风电出力的自动调节。
1.2 风电场功率控制系统概况
根据国家电网公司对风电场接入电网技术文件的技术要求，风电场的有功功率控制必须达到以下功能：
风电场具备有功调节能力,根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。风电场需配置有功功率控制系统,接收并自动执行调度部门远方发送的有功功率控制信号，确保风电场最大有功功率值及有功功率变化值不超过电网调度部门的给定值.
1.2.1 风电场功率控制系统作用
1) 在风速允许的情况下，风电场控制功率在0到额定容量之间根据设定调节；
2) 自动调节有功功率：系统能自动控制风电场的有功功率输出，使总有功功率保持在限定目标值附近，控制误差平均在±10％以内；
3) 风电场有功功率自动调节遵循“允许更多风机运行”的控制主策略，采用混合方式进行功率控制，及风机限功率和停机并存的方式,所有风机采用轮停的方式停机，可避免风机长时间的停机，对停机超过限定的时间的机组自动重启；
4) 系统可与电网调度中心进行连接,接收远程调度的控制指令，根据指令手动或自动开启功率自动控制功能,进行风电场有功功率智能调节；
5) 可设置由于特殊原因不能进行调节操作的机组不停电,也可以根据现场需要优先调控选定的风机；
6) 可以计算风电场的当前的理论有功功率，统计限电条件下的损失功率，并将该值上传给调度中心；
7) 风速预警：系统可以设定某风速值作为预警风速,当风电场任意一台机组的瞬时风速超过该值时，系统会以语言或屏幕提示信息的形式进行报警,提醒风电场值班人员引起注意,风电场进入大风状态；
8) 功率超限预警：当打开系统的功率超限预警功能后，对风电场设定某个限定负荷值，风电场实时的有功负荷一旦超过限定值,系统即以语言或屏幕提示信息的形式进行报警，提醒风电场值班人员引起注意；
9) 风电场功率控制的结构图：

风电场功率控制系统结构示意图

1。2.2 风电场功率控制系统控制原理
有功功率调节：根据电网的调度指令,在保证风机的使用寿命,减少风机故障的前提下，采用变浆及启停机的方式对风电场的有功出力进行在线动态调整。
2、风电场能量管理平台总体技术方案
2。1 系统总体结构
能量管理平台
能量管理平台通过IEC104协议交互数据,进行风机的有功、无功的管理功能，系统通过前置服务器采集变电站数据，并由能量管理平台服务器进行与电网的数据交互.能量管理平台能够收到调度下发计划值，并能自动解析调度下发值并对风场负荷进行控制.
通过手工控制风电场的无功功率，使得风电场的无功功率输出保持在一定的范围之内，通过系统自动智能控制无功功率，可以使得单条集电线路关口表处的无功功率控制在绝对值最小状态,即单条集电线路对电网基本是既不吸收无功功率,也不发出无功功率。
能量管理平台总体结构图如下图所示：

风电场能量管理平台示意图
2.2 系统功能
风电场能量管理平台系统实现电力系统调度及风电场中控室对风电场运行控制，包括风电场急停控制、风电场有功出力上限控制。
能量管理平台具备有功的调节功能，根据调度中心的调度指令，限制整个风电场的有功出力，将整个风场的功率稳定在计划值附近.负荷控制速度范围在30s-120s内，最大负荷控制偏差±2000kW。具备在特定情况下对每分钟调节速率进行人为设定，以达到调度对负荷调节速度的要求。
能量管理平台控制风电机组具备无功调节功能时，无功调节应调节每台风机可发无功，调节速率10kVar/s以上。该平台应可设定每台风机无功给定模式,可设定无功自动模式.
2.3系统主要功能
主要功能是接收电网下发的有功、无功功率调整指令(包括指令方式和功率计划曲线方式），根据最优策向风电场不同机群或单个风机进行控制。同时向电网或风电公司上传风电场及公用系统运行状态、参数等信息。
（1） 接受并执行调度机构下发的有功/无功调整指令；
（2） 风电场在限制有功的情况下,实时参与一次调频控制；
（3） 根据调度要求，实现对风电场的无功自动控制；
（4） 上传风电机组及公用系统运行状态、参数等信息；
（5） 实现调度部门对风电场的紧急控制。事故情况下，调度部门有权暂时将风电场解列.当需要紧急减少功率输出或者增加功率输出的情况下，控制系统能够快速响应，调节速度满足调度需求；
（6） 将风电场视为一个整体,实现整个风电场内的无功优化分配和调节；
（7） 系统可与电网调度中心进行连接，接收远程调度的控制指令，根据指令手动或自动开启负荷自动控制功能，进行风电场有功功率智能调节。
2。4协调控制功能
（1） 通过通信的方式，获得风电场网络控制系统中所涉及的主变、主母线、联络线的相关信息；
（2） 接收调度主站端传送来的控制命令、母线电压/无功目标值、有功目标值等;
（3） 通过通信的方式,获得用于风电优化控制子站的各类数据，风电机组的实发有功、理论有功出力、实发无功、是否并网运行、是否处于运行状态、是否参与优化控制、机组的定子电流和转子电流等相关信息,将信息下传给功率优化控制器进行分析处理；
（4） 实现有功、无功之间的协调控制,当两者的调节出现矛盾时，优先保证电网电压的稳定；
（5） 上传风电场的各类监控数据，主要包括：风电机组的状态、风电场实际运行机组数量和型号、风电场并网点电压、风电场高压侧出线的有功功率、无功功率、风电场的实时风速和风向等;
（6） 下传单机的有功无功目标指令至风电机群监控系统，下传无功目标指令至无功补偿系统，下传无功补偿设备投切指令至相应的设备开关。
2。5功率优化控制功能
（1） 接受调度系统的目标有功值，对风电场机组可调有功功率进行合理分配,将分配结果传送至调度系统，实现风电场有功功率的最优配置；
（2） 接受变电站的电压值，根据设置上下限对风电场内可调的无功设备进行合理分配，实现风电场无功补偿系统与风电机组间无功的最优配置；
（3） 目标值变化过大时采用渐进变化处理，确保风场最大功率及功率变化率不超过电网调度部门的给定值；