風(fēng)力發(fā)電技術(shù)-風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行（新能源發(fā)電技術(shù)）

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行與維護(hù)知識(shí)點(diǎn)1——風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)

通過分析氣象資料,結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)電設(shè)備的輸出特性,推算風(fēng)電場(chǎng)未來某個(gè)時(shí)段內(nèi)的有功功率輸出。

風(fēng)電是一種波動(dòng)性電源,風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率隨風(fēng)速大小隨機(jī)變化,風(fēng)電場(chǎng)未來幾小時(shí)到幾天時(shí)間范圍的功率波動(dòng)對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)和電網(wǎng)調(diào)度會(huì)有一定影響。國(guó)能新能〔2011〕177號(hào)文中明確要求所有并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)電場(chǎng)均應(yīng)具備風(fēng)電功率預(yù)報(bào)的能力，并按要求開展風(fēng)電功率預(yù)報(bào)。國(guó)家電網(wǎng)〔2011〕284號(hào)文頒布了《風(fēng)電功率預(yù)測(cè)功能規(guī)范》1.電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行人員可根據(jù)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果調(diào)整和優(yōu)化常規(guī)電源發(fā)電計(jì)劃曲線,降低旋轉(zhuǎn)備用容量。預(yù)測(cè)結(jié)果的作用和意義2.風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行人員可以根據(jù)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果提前安排檢修計(jì)劃,盡量減少因檢修而損失的發(fā)電量。預(yù)測(cè)極端惡劣天氣，可以提前做好防護(hù)準(zhǔn)備,減少設(shè)備損壞。在電力市場(chǎng)環(huán)境下,風(fēng)電功率預(yù)測(cè)是風(fēng)電運(yùn)營(yíng)商參加市場(chǎng)競(jìng)價(jià)的必備條件。34短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)應(yīng)能預(yù)測(cè)次日零時(shí)起3天的風(fēng)電輸出功率,時(shí)間分辨率為15min。超短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)應(yīng)能預(yù)測(cè)未來0~4h的風(fēng)電輸出功率,時(shí)間分辨率不小于15min。風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)一般具備短期和超短期預(yù)測(cè)功能。ACB超短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)（0-4h）

根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)歷史及實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)(包括功率、風(fēng)速、風(fēng)向等),建立歷史數(shù)據(jù)與風(fēng)電場(chǎng)未來功率的映射關(guān)系,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)未來較短時(shí)間的功率預(yù)測(cè)。常用的方法包括持續(xù)預(yù)測(cè)、自回歸滑動(dòng)平均、卡爾曼濾波人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析等。超短期功率預(yù)測(cè)可看作是趨勢(shì)預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上的精細(xì)化預(yù)測(cè),是短期功率預(yù)測(cè)的重要補(bǔ)充。短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)（0-72h）

通過建立數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)與風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的預(yù)測(cè)模型,以數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)作為預(yù)測(cè)模型的主要輸入量,實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的短期預(yù)測(cè)。短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)常用的預(yù)測(cè)方法包括物理方法和統(tǒng)計(jì)方法。物理方法應(yīng)用大氣邊界層動(dòng)力學(xué)與邊界層氣象理論,根據(jù)氣象條件和機(jī)組參數(shù)并應(yīng)用尾流模型計(jì)算出各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組輪轂處的風(fēng)速,然后根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的功率曲線,計(jì)算出各風(fēng)電機(jī)組的輸出功率。優(yōu)點(diǎn):不需要風(fēng)電場(chǎng)歷史功率數(shù)據(jù)的支持,適用于新建風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率預(yù)測(cè)。缺點(diǎn):對(duì)由初始信息引起的系統(tǒng)誤差非常敏感。

基于學(xué)習(xí)算法,首先建立數(shù)值。天氣預(yù)報(bào)歷史數(shù)據(jù)與風(fēng)電場(chǎng)歷史輸出功率數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,再根據(jù)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)輸出功率進(jìn)行預(yù)測(cè)。統(tǒng)計(jì)方法優(yōu)點(diǎn):在數(shù)據(jù)完備的情況下,理論上可以使預(yù)測(cè)誤差達(dá)到最小值,預(yù)測(cè)精度較高;可進(jìn)行自我調(diào)整,且隨著數(shù)據(jù)的積累,預(yù)測(cè)精度可持續(xù)提高。統(tǒng)計(jì)方法需要大量歷史數(shù)據(jù)支持,且對(duì)歷史數(shù)據(jù)變化規(guī)律的一致性具有很高要求。此外,統(tǒng)計(jì)方法的建模過程帶有“黑箱”性,不利于模型的進(jìn)一步優(yōu)化。

采用特定的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法,實(shí)現(xiàn)單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)或區(qū)域風(fēng)電場(chǎng)群未來一段時(shí)間輸出功率預(yù)測(cè)的硬、軟件綜合系統(tǒng)。風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意安裝在風(fēng)電場(chǎng)和電力系統(tǒng)調(diào)度中心A0~4h的超短期功率預(yù)測(cè)C實(shí)現(xiàn)0~72h的短期功率預(yù)測(cè)BD具有預(yù)測(cè)結(jié)果顯示、誤差區(qū)間預(yù)測(cè)以及統(tǒng)計(jì)分析等基本功能。風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)WPFS012008年中國(guó)首套具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)WPFS。02由中國(guó)電力科學(xué)研究院研發(fā)完成,并在吉林省電力公司調(diào)度通信中心正式投入運(yùn)行。截至2012年底,該系統(tǒng)已經(jīng)推廣到16個(gè)電力調(diào)度中心和150個(gè)風(fēng)電場(chǎng)。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行與維護(hù)知識(shí)點(diǎn)2——機(jī)組運(yùn)行

電風(fēng)電機(jī)組通電自檢后進(jìn)入待機(jī)狀態(tài),在一定的風(fēng)速驅(qū)動(dòng)下起動(dòng),發(fā)電功率隨著風(fēng)速的升高而增加,在額定風(fēng)速下達(dá)到滿負(fù)荷,并在超過額定風(fēng)速后保持額定功率輸出。包括自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)、受控運(yùn)行狀態(tài)和手動(dòng)操作。由風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)況和電網(wǎng)狀況,對(duì)機(jī)組發(fā)出通電自檢、待機(jī)、起動(dòng)、并網(wǎng)發(fā)電,以及暫?；蛲C(jī)指令。自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)

當(dāng)風(fēng)電機(jī)組通電或完成復(fù)位操作后,機(jī)組控制系統(tǒng)起動(dòng),開始自檢程序,對(duì)各部件狀態(tài)位、傳感器、開關(guān)、繼電器等進(jìn)行檢査,此時(shí)液壓系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)開始工作。葉片槳距角保持在90°通電自檢

風(fēng)電機(jī)組通電自檢后未發(fā)現(xiàn)故障,顯示系統(tǒng)狀態(tài)正常。待機(jī)

此時(shí)若風(fēng)速低于起動(dòng)風(fēng)速,機(jī)組處于待機(jī)狀態(tài),槳距角度保持0°或葉尖制動(dòng)在正常運(yùn)行位置。起動(dòng)外界風(fēng)速達(dá)到切入風(fēng)速(2~4m/s)后,系統(tǒng)開始起動(dòng)。

變槳系統(tǒng)將葉片角度調(diào)節(jié)到45°左右,風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)。當(dāng)加速到并網(wǎng)要求的轉(zhuǎn)速時(shí),機(jī)組并入電網(wǎng)運(yùn)行。在正常情況下,風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)輸出功率。風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)速和風(fēng)向變化情況自動(dòng)改變機(jī)組的轉(zhuǎn)速、偏航角度和葉片角度,并根據(jù)風(fēng)速變化隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整機(jī)組功率輸出。并網(wǎng)發(fā)電

當(dāng)控制系統(tǒng)檢測(cè)出電網(wǎng)、氣候等外部環(huán)境因素出現(xiàn)異常,不滿足運(yùn)行要求時(shí),將風(fēng)電機(jī)組置于暫停狀態(tài)。暫停在暫停狀態(tài)下：風(fēng)電機(jī)組液壓系統(tǒng)自動(dòng)保持壓力,偏航系統(tǒng)保持自動(dòng)偏航,變槳系統(tǒng)將葉片順槳(變?yōu)?0°位置),機(jī)組甩掉負(fù)荷。在暫停狀態(tài)下：可以對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行調(diào)試、維護(hù)和檢修。發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)解列偏航系統(tǒng)不再動(dòng)作變槳系統(tǒng)使葉片順槳機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)開始時(shí)保持松開狀態(tài)0304050102停機(jī)——正常停機(jī)

當(dāng)出現(xiàn)電網(wǎng)掉電、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子超速、機(jī)艙過振動(dòng)等安全鏈觸發(fā)動(dòng)作或人工按動(dòng)緊急停機(jī)按鈕時(shí),所有操作都不再起作用。停機(jī)——緊急停機(jī)

此時(shí)空氣動(dòng)力制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)起動(dòng)作,直至將安全鏈觸電復(fù)歸或緊急停機(jī)按鈕復(fù)位。在人工干預(yù)或電網(wǎng)狀態(tài)異常情況下的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài),包括有功功率控制、無功功率控制、低電壓穿越和限扇區(qū)控制運(yùn)行。受控運(yùn)行狀態(tài)機(jī)組的手動(dòng)操作用于發(fā)生緊急情況或者對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行試驗(yàn)、維護(hù)時(shí),手動(dòng)操作完成機(jī)組起動(dòng)、停機(jī)、偏航、復(fù)位等動(dòng)作。就地復(fù)位遠(yuǎn)方復(fù)位復(fù)位操作0102

故障停機(jī)和緊急停機(jī)狀態(tài)下的風(fēng)電機(jī)組手動(dòng)起動(dòng)操作。復(fù)位操作——就地復(fù)位

風(fēng)電機(jī)組在故障停機(jī)和緊急停機(jī)后,如故障已排除且具備起動(dòng)的條件,重新起動(dòng)前必須按“重置”或“復(fù)位”就地控制按鈕,方能按自動(dòng)起動(dòng)操作方式進(jìn)行起動(dòng)。

風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)的某些故障可通過升壓變電站的風(fēng)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)方復(fù)位而消除。復(fù)位操作——遠(yuǎn)方復(fù)位風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行與維護(hù)知識(shí)點(diǎn)3——風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控

對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及升壓變電站的設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制,對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)的活動(dòng)。目的是提高風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行安全性、電能質(zhì)量和發(fā)電能力。和風(fēng)電場(chǎng)安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)等三套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。監(jiān)控主要通過風(fēng)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)、升壓變電站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)。

通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)與風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)相連,集中監(jiān)視所有機(jī)組的狀態(tài)、氣象條件和電網(wǎng)情況,對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行復(fù)位,對(duì)機(jī)組有功功率和無功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。風(fēng)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)風(fēng)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)功能遙測(cè)（遠(yuǎn)方測(cè)量）實(shí)時(shí)采集各風(fēng)電機(jī)組參數(shù)如風(fēng)速、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、葉片槳距角、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速等遙控（遠(yuǎn)程控制)遠(yuǎn)程控制單臺(tái)機(jī)組的啟停、復(fù)位、偏航等動(dòng)作。遙信（遠(yuǎn)程信號(hào)）監(jiān)視風(fēng)電機(jī)組發(fā)電、故障、停機(jī)及通信中斷等運(yùn)行狀態(tài),并對(duì)機(jī)組故障和運(yùn)行參數(shù)異常等進(jìn)行報(bào)警遙調(diào)（遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)）對(duì)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和報(bào)表生成將歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中,進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,形成運(yùn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)和年報(bào)通過通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)電力送出線路和升壓變電站電氣設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)視和控制。升壓變電站運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)

升壓變電站運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)具有測(cè)量、控制,以及狀態(tài)監(jiān)視和報(bào)警能。

對(duì)風(fēng)電場(chǎng)各位置的現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像監(jiān)視,擴(kuò)大了運(yùn)行人員的觀察視野,便于隨時(shí)掌握風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行、安全防范情況。風(fēng)電場(chǎng)安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)思考風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控主要通過什么來實(shí)現(xiàn)，各有什么作用？風(fēng)力發(fā)電技術(shù)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行與維護(hù)

知識(shí)點(diǎn)4——《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》

中國(guó)用于規(guī)定風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)的技術(shù)要求,規(guī)范風(fēng)電場(chǎng)的接入及運(yùn)行特性,保證并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)安全穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)號(hào)GB/T19963-2011,于2012年6月1日起實(shí)施,是中國(guó)第一部關(guān)于風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

適用于通過110(66)kV及以上電壓等級(jí)線路與電力系統(tǒng)連接的新建或擴(kuò)建風(fēng)電場(chǎng)。對(duì)于通過其他電壓等級(jí)與電力系統(tǒng)連接的風(fēng)電場(chǎng),也可以參照?qǐng)?zhí)行。適用范圍有功功率功率預(yù)測(cè)無功容量電壓控制標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容電能質(zhì)量仿真模型和參數(shù)接入系統(tǒng)測(cè)試風(fēng)電場(chǎng)輸入到并網(wǎng)點(diǎn)的有功功率。風(fēng)電場(chǎng)有功功率

基于維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定,防止輸電線路過載,確保故障情況下系統(tǒng)穩(wěn)定的考慮,需要對(duì)風(fēng)電場(chǎng)有功功率控制提出要求。要求包括:①控制有功功率變化②在電網(wǎng)特殊情況下限制風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率控制風(fēng)電場(chǎng)有功輸出的方式包括：調(diào)節(jié)風(fēng)電機(jī)組的有功功率輸出水平切除風(fēng)電機(jī)組切除整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)。對(duì)風(fēng)電場(chǎng)未來某一確定時(shí)段內(nèi)發(fā)出的有功功率的預(yù)先推測(cè)。風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)

風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)配置風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng),系統(tǒng)具有0~72h短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)以及15min~4h超短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)功能。15min~4h超短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)

風(fēng)電場(chǎng)每15min自動(dòng)向電力系統(tǒng)調(diào)度機(jī)構(gòu)滾動(dòng)上報(bào)未來15min~4h的風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)曲線,預(yù)測(cè)值的時(shí)間分辨率為15min。0~72h短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)

風(fēng)電場(chǎng)每天按照電力系統(tǒng)調(diào)度機(jī)構(gòu)規(guī)定的時(shí)間上報(bào)次日0~24時(shí)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)曲線,預(yù)測(cè)值的時(shí)間分辨率為15min。風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)無功電源吸收或者發(fā)出無功功率的能力。

風(fēng)電場(chǎng)的無功容量應(yīng)按照分(電壓)層和分(電)區(qū)基本平衡的原則進(jìn)行配置,并滿足檢修備用要求。風(fēng)電場(chǎng)無功容量風(fēng)電場(chǎng)的無功容量配置需求與風(fēng)電場(chǎng)容量規(guī)模及所接入電網(wǎng)的強(qiáng)度有密切關(guān)系,對(duì)不同規(guī)模及不同接入電壓等級(jí)的風(fēng)電場(chǎng)分別提出要求。風(fēng)電場(chǎng)電壓控制

風(fēng)電場(chǎng)根據(jù)自身運(yùn)行狀態(tài)和電力系統(tǒng)調(diào)度指令,通過改變風(fēng)電場(chǎng)無功電源輸出、變壓器分接頭等手段,調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)電壓水平。

當(dāng)公共電網(wǎng)電壓處于正常范圍內(nèi)時(shí),風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)當(dāng)能夠控制風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓在標(biāo)稱電壓的97%~107%范圍內(nèi)。

當(dāng)電力系統(tǒng)事故或擾動(dòng)引起并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時(shí),在一定的電壓跌落范圍和時(shí)間間隔內(nèi),風(fēng)電場(chǎng)能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行的能力。風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越

風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至20%風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越要求標(biāo)稱電壓時(shí),風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組應(yīng)保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行625ms。

風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓在發(fā)生跌落后2s內(nèi)能夠恢復(fù)到標(biāo)稱電壓的90%時(shí),風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組應(yīng)保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行。風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓偏差、閃變、諧波的技術(shù)要求。風(fēng)電場(chǎng)電能質(zhì)量并網(wǎng)點(diǎn)電壓正、負(fù)偏差絕對(duì)值之和不超過標(biāo)稱電壓的10%。正常運(yùn)行方式下,其電壓偏差應(yīng)在標(biāo)稱電壓的一3%~+7%范圍內(nèi)。風(fēng)電場(chǎng)電能質(zhì)量——電壓偏差閃變干擾值和諧波滿足：GB/T12326《電能質(zhì)量電壓波動(dòng)和閃變》GB/T14549《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》風(fēng)電場(chǎng)電能質(zhì)量——閃變、諧波風(fēng)電場(chǎng)仿真模型和參數(shù)模型仿真分析研究的基礎(chǔ)。