风功率控制预测介绍

控制程度
优化后功率指令分配到风电单机 优化后功率指令分配
风电场有功自动控制 有功功率控制策略 技术实现：子站部署 控制策略因素：
有功功率变化量限制（符合风电场接入电力系统规定标准的1分钟、 10分钟变化率限制）， 风机约束条件（最小功率运行、标准机设置、异常状态运行等） 功率裕度队列、启停机升降功率队列、设定比例的分配算法 特殊需求（锻炼新机组、分期电价差异）
风机 监控 系统
升压 站监 控
储能 系统
屏柜安装
一体化解决方案
技术方案二：后台模式 技术实现：子站部署
作为升压站综自高级 应用实现，配置工控机 运行控制策略 与NCS系统共享站控 层网络，获取升压站电 气数据。与风机监控等 子系统通信，获取机组 数据 与电网调度主站通过 远动装置进行指令传输
风电机组：变速恒频双馈型风力发电机组，现 代电力电子技术功率因数至少在 0.95之间动 态可调，对应于额定功率为1.5MW的风机，
其无功上下可调范围就为 500kVar。
低压电容电抗器：只能实现阶跃型的离散控制，且多为手动控制 SVC/SVG：动态无功补偿，根据无功的需求或电压的变化快速自动跟踪补偿
电压调整设备：分接头
状态：多时间尺度无功源各自为战，未发挥整体优势
定速恒频异步风 • 吸收无功功率 • 需要配有固定容量的电容器 力发电机 双馈异步 风力发电机 直驱永磁 风力发电机
• 可实现PQ解耦控制 • 本身具备无功调节能力 • 无功补偿能力更强
风电场无功电压自动控制 风电场电压自动控制子站 技术实现：子站部署
风机脱网事故分析
时间：2011年4月17日10：29：15 事故过程：张家口佳鑫风电场内华锐 #106风机（接于35kV#4母线
#8风机出线）箱变35kV送出架空 B相引线与 35kV主干架空线路 C
相搭接，引起B、C相间短路故障，35kV#4母线#8风机出线318开 关过流一段保护动作跳闸。
产品特点
基于成熟的CSC-2000监控系统平台 B/S结构，界面友好维护方便； 可采用Windows/Linux/Unix系统平台； 符合二次系统安全防护规定 支持预测模型在线修正和维护 与调度自动化系统良好的接口平台
系统证书
华能贵州韭菜坪风场
新疆国电220KV小草湖北风电汇集站
目录
1. 一体化解决方案
2. 功率预测系统
3. 电压自动控制子站 4. 有功功率控制子站
目录
风电场AVC特殊 在哪里？
风电场AVC与传统站的区别
火电厂 水电站 ● 变电站 风电场 ● ○ ● ● ● ● ●
发电机组 动态无功补偿设备 有载调压变压器 并联电容器组
并联电抗器组
●
●
AVC可控制对象 风电场内部无功资源 技术实现：子站部署
低电压过程：切除风机 17 台，损失风电电力 22MW 。事故持续
82ms 切 除 ， 事 故 期 间 ， 录 波 数 据 显 示 佳 鑫 220kV 母 线 电 压 到 0.61pu ， 35kV 母 线 电 压 到 0.42pu 。 义 缘 站 220kV 母 线 电 压 到 0.61pu。
• • • • • • • •
数据准备 数据采集与处理 风电功率预测 统计分析 界面要求 安全防护要求 输出接口 性能要求
产品特点
• • • • • 中小尺度WARF预报模式 风电场地形条件 地表粗糙度 细粒度1*1公里网格支持 支持精细边界层预报模式
统计模型
• • • • • 时间序列 GARCH 神经网络 支持向量机 ……
GB/T 19963-2011并网技术百度文库准要求
风电场有功功率控制能力 无功配置和电压控制调节能力
风功率预测 风电场电能质量 二次系统及信息上传符合技术规定 通过风电场的并网检测
应用背景
新能源接入面临的问题
经验，当风电渗透率超过5%后，就必须对其间歇能源对电网 的渗透率逐渐提高，对电力系统安全与稳定的影响急需重视 。据欧洲运行进行有效调度。 各地区开展大规模间歇性能源接入电网的研究（风水火互济） ，努力提高接纳能力，一方面提高电力系统稳定性，一方面提高 国家能源综合利用率 三步走：掌握风电场实时运行情况；掌握风电功率趋势情况 ；实时远程控制风电场有功出力，则要求风电场具有支撑能力 ，控制风电场并网点电压
黑龙江国电和风宝山风电场有/无功率优化控制子站
内蒙古220KV大水菠萝风场风功率控制系统 内蒙古蒙电华能额尔格图风电场一期49.5MW风功率控制系统 蒙东协合开鲁风力发电公司风电场风功率控制系统 华能通辽开鲁风电功率控制系统 华能通辽朱日和乌力吉风风功率控制系统 河北建投御道口长风风电场功率控制子站 山西同煤织女泉风电场功率控制子站 ……
功能投入软压板 工作模式软压板
计划曲线视图及编辑
风电场有功自动控制 有功功率控制子站功能 技术实现：子站部署
风电场调节过程 录波 单机状态响应过 程数据录波
黑龙江大唐碾子山风电场实际运行数据
装置型解决方案
技术实现：子站部署
运行工作站 安全通信 控制器
技术方案一：独立嵌入式装置
调度主站
有功逻辑控制器
可以避免低电压后高电压过程的出现，避免更大范围的脱网。
自治策略
Crowbar动作前控制
充分发挥双馈机组的无功调节能力，维持电压水平，降低Crowbar
动作概率。
Crowbar 动作后控制
追踪ＰＣＣ电压变化，以最大能力支撑该点电压水平，帮助电压快 速恢复。
目录
1. 一体化解决方案
2. 功率预测系统
3. 电压自动控制子站 4. 有功功率控制子站
应用背景 主子站功率控制整体方案
功率控制子站： 满足“风电场接入电力系统技术规范”，为风电调度主站提供 场站侧技术支撑，作为主站的现场执行机构，完成柔性连续控
制功能。
风电场有功自动控制
技术实现：子站部署
统一全网数据信息，
实现无损伤风电控制 风水火互济，增强系
新能源并网是关键：调整能源结构的任务非常艰巨，风力发 电、光伏发电等间歇性能源大规模接入电网运行已经迫在眉睫
应用背景 一些标准和技术规范
电网友好型风电场：符合并网技术标准的风电场
GB/T 19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》 《大型风电场并网设计技术规范》- 国家能源局 各省电网公司根据实际电网结构制定的技术规范
风电场一体化解决方案
综合监控的意义
不仅仅是子系统接入 子系统互联 信息共享 高级应用 工作效率 标准化
目录
1. 一体化解决方案
2. 功率预测系统
3. 电压自动控制子站 4. 有功功率控制子站
预测的核心价值
• 对风电进行有效调度和管理，提高电网 接纳风电的能力。 • 根据预测结果，合理安排发电计划，减 少系统旋转备用容量，提高电网经济性
产品业绩
风电场功率控制系统的应用业绩 （30多个子站应用）
吉林中电乾安风电场一期有/无功率优化控制子站 吉林名门乾安水字镇风电场一期有/无功率优化控制子站 黑龙江龙源白山风电场有/无功率优化控制子站 黑龙江大唐碾子山风电场有功功率优化控制子站 黑龙江华能同江风电场有功功率优化控制子站
物理模型
•需要至少1-3个月的历史实测数据 •随着历史数据的积累，预测误差将逐渐减小
产品特点
可适应各 种复杂地 形和气候
海上 山地 草原 沙地 丘陵
专项研究
考虑局地环流影响的风电场风速预报方法
根据风电场地理位置，在山风、谷风以及海 风、陆风等不同风况下构建数值预报场，并 结合测风塔实测风速，更准确地预报风电场 风速。
风机脱网事故分析
连锁反应：故障引起接于义缘 220kV 站的麒麟山、佳鑫、乌登山、
韩家庄风电场风机在故障低电压期间脱网，台数共计317台，损失 风电电力共计420MW。
高电压过程：系统电压迅速升高，接于察北站的宏达、坝头、友
谊、牧场、鹿原风电场的风机均在佳鑫风电场故障切除、地区电
压升高后约 1秒左右脱网，脱网风机台数共计 310台，损失风电电
有功功率目标值/增量值
充分考虑各种约束条件，协调控制各风电机群/风电机组的有 功出力，快速跟踪主站控制目标
对各个子系统的调节性能进行记录，为分析考核提供依据
风电场有功自动控制 有功功率控制策略 技术实现：子站部署
多种调度指令支持模式
子站运行模式
实时控制模式 （实时指令值交互） 日前计划模式 （24~96点有功功率计划曲线） 滚动计划模式 （实时修正） 实时控制模式 计划曲线模式 自由发电模式 人工设定模式 （主站投切） （主子站投切） （主站投切） （子站投切）
以并网点功率为闭环控制目标，综合考虑场站损耗、厂用运行功率；
控制周期：1秒
风电场有功自动控制 有功功率控制子站功能 技术实现：子站部署
目标功率与实际 功率的对比趋势
风场、机群主要 运行参数监测 子站运行状态实 时报警
子站工作模式指 示
风电场有功自动控制 有功功率控制子站功能 技术实现：子站部署
案例介绍
项目：黑龙江省广域风电控制系统 问题讨论
主要目的： 水火电调峰能力不足，实现 对风电的连续控制，维护电 网稳定
统调峰能力
通过调度数据网构建 主子站架构模式 子站：场站侧的技术 支持系统和执行设备
风电场有功自动控制 四方风电场有功自动控制子站 技术实现：子站部署 思想：
将风电场视为常规电源的自动发电控制对象
方案：
上传风电场数据信息(点表)，提供主站技术支持 通过调度数据网接收调度主站下发的风电场高压母线侧全场总
调度
风电 场
• 指导风电场检修计划 • 增加风电场上网小时数 • 有上网优势。
现状分析
准确率 安全性 数值天气预报 实用性
四方关注点
准确率保证 （均方根误差15%短期） （7%超短期）
免维护设计
服务的保证
方便性调取
安全性保证
四方的优势
可以和综自一体化设计，减少冗余建设 预测准确率为首要目标，打造智能风场 持续的模型改进服务 专业队伍的支持 系统免维护设计 强大的工程服务团队 服务电力企业的多年经验
北京四方 风电并网解决方案介绍
目录
1. 背景及一体化解决方案
2. 功率预测系统
3. 电压自动控制子站 4. 有功功率控制子站
应用背景
国家政策
我国向世界的承诺：到2020年，非化石能源占一次能源消费 的比重达到15%，单位GDP二氧化碳排放强度比2005年下降45% 国家十二五能源调整规划----风能政策： “求稳提质” 到2015年，风电并网装机容量1亿千瓦，2020年2亿千瓦。 截至到2011年底，我国总装机6200万千瓦，并网5000万千瓦
合作团队
四方股份
• 强大的软件平 台支持 • 专业的软件产 品研发技术团 队
南京信息工程 大学大气物理 学院
• 基于专业气象 模型的风速预 测
东南大学
• 成熟先进的风 功率预测模型 • 长期的风功率 预测研究经验
系统结构
就地预测模式
系统结构
远方预测模式
产品特点
完全符 合《风 电功率 预测系 统功能 规范》
考虑山脊走向、机组落差等地形因素，采用 聚类分析等方法实现复杂地形风电功率短期 和超短期预测。
特点总结
完全符合《风电功率预测系统功能规范》
支持风电/光伏的短期、超短期预测
支持单风场、区域和整个调度管辖区域的风电输出 功率预测 多模型综合预测方法 采用专业的气象处理技术，可适应各种复杂地形和 气候，自动辨识风电功率曲线 支持风场扩容
力共计412MW。
事故后果 ：故障共引起沽源地区220kV察北和义缘变电站所带9座
风电场发生风机脱网共 627台，故障切除及脱网风电机组共计 644 台、损失功率共计854MW，约占装机容量的81.5%。
风机脱网事故的启示
风机的低电压穿越能力。 风机保护和电网保护如何配合。 风电场的区域无功自治能力需要加强，无功补偿设备的及时切除，
思想：充分利用风电场多时间尺度无
功源，使其快速支撑电网电压稳定 流程功能：
上传风电场无功状态信息
通过调度数据网接收调度主站下发的 高压侧母线电压调整量指令 在充分考虑各种约束条件后分析、计 算出各风机对应的机端电压值或无功 出力、动态无功补偿电压控制目标、 主变分接头位置。
风机脱网事故的 启示