淺談電力設備智能化在風電場中的應用

劉燕鋒

（南京國電南自電網自動化股份有限公司，江蘇南京 211100）

0 引言

當前，世界能源的發展開始朝著低碳化、清潔化、高效化的新趨勢遞進，對于風電場來說，為了保障風電場具有安全、穩定、清潔、高效和可持續利用的電力能源供應，急需將智能化的電力設備投入到對風電場的運行改造當中。而對電力系統進行智能電網配置也逐漸地成為了世界范圍電力發展的一個主要趨勢。

1 風電場中電力設備智能化的必要性和可行性

1.1 風電場電力設備智能化的必要性

風力資源是一種可再生資源，風力發電目前在我國已經進入快速發展的階段。但是因為風電具有隨機性、波動性和間歇性，所以大規模的風電并網會對電網的安全運行產生一定的影響，造成電力質量下降等問題。為了防止風電場輸出功率的隨機性，對風電場輸出功率的間歇性和波動性進行必要的控制，就必須要保證風電設備有功功率的平衡［1］。但是隨著電網設備的不斷擴大，電網備用容量的需求也會增大，這樣就會使電網的發電效率降低，因此將智能化電力設備投入到風電場的電網運營中是非常重要的，可以有效地提升電網的發電效率。

1.2 風電場電力設備智能化的可行性

和其他機組進行比較，風電場的有功節能是非常有限的，因此目前主要是通過采用功率控制的方法來對風電機組的最大功率進行控制。這個方法能夠在一定程度上實現風力機組最大功率的輸出，可以提高風電場的工作效率。而電力設備智能化需要以電力設備的數字化為前提。目前就風電系統來說，數字化已經全面實施，可以實現其在線監控和在線故障診斷，因此將智能化電力設備投入到風電場當中運行是可行的。

2 風電場的電力設備智能化輸電技術

2.1 風電場的特高壓輸電技術

風電場的特高壓輸電技術主要包括特高壓交流輸電技術和特高壓直流輸電技術。特高壓交流輸電技術指的是1000kV及其以上等級的交流電壓輸電工程和相關技術。而輸送距離、輸送容量以及節約占地走廊和降低線路損耗等都是特高壓輸電技術的特點，也是特高壓交流輸電技術的優勢。其關鍵技術在5個方面:①控制過壓電的深度，采用并聯電抗器、變電器、高性能的避雷器等方式來進行，此方法比較自動化;②對機外絕緣技術的應用有助于特高壓交流技術的全面安全化，主要采用了玻璃絕緣子，高強度瓷和特高壓復合絕緣子等來實現;③對電磁環境進行有效控制，可有效地將噪聲、電磁和電輻射等產生的影響降到最低［2］;④對特高壓穩定水平采用大規模的仿真運算技術進行，可以有效對電網的運行性能做出評估，從而制定出有效的電網運行策略;⑤應用了特高壓交流專用設備，主要有高壓并聯變壓器、單體式單相位變壓器等。

2.2 風電場的柔性輸電技術

風電場的柔性輸電技術可以從直流和交流技術兩個方面來，其最大的特點就是大量的應用電子設備。在柔性交流輸電網絡中，其控制晶閘管的串聯電容器、可控制的并聯電抗器以及靜止的無功補償器等都采用了電子設備。對于風電場來說，對電子器件的應用和其設備的無功補償能將電能質量方面的優勢突出地體現出來。柔性直流輸電系統的基礎技術主要是PWM技術和VSC技術，這兩種新型的直流輸電技術的組合體引入了比較先進的電力設備。在控制和轉換方面，其優勢更是體現的比較充分。對于柔性直流輸電系統來說，不需要外加環相電壓，也不需要環流的方式就能夠進行工作，它不單單能夠對有功功率做出精確控制還能夠對無功功率做出控制，可以說它在風電場里是一種相當理想的輸電技術。

3 風電場的電力設備智能化變電技術

3.1 智能感應技術在風電場的運用

如果想要將智能化電力設備充分運用到風電場中，就需要對風電場的智能電網做出建模并加以運用。要對智能電網這個龐大而又復雜的系統有效的控制，那么首先就需要對整個風電場的設備做出監測，然后再將所獲得的設備信息和相關的設備運行情況做出整合。因此，有很多先進的感應器可以投入到這方面的使用當中，比如無線感應器、智能感應器和光纖感應器等。對于智能風電廠來說，這些感應器支撐其正常運轉，在智能風電場和其他多種設備運行的環境下，它們可以將變電器所需要的各種信息調取出來。

3.2 智能設備和智能裝置在風電場的投入

對于風電場的智能化來說，采用的智能設備和智能裝備不單單覆蓋整個電力系統的配電裝置、發電裝置和輸電裝置，還需要在風電廠變電裝置的各個環節也加入相關的投入。對于由智能化設備和裝置搭建的智能變電站而言，每一個元件都是一個獨立的個體，可作為一個特殊的節點來加以利用，而每一個節點都是智能電網的特殊組成部分。因此可以將智能變電站的數字化、可視化和網絡等功能結合在一起，充分體現出其功能一體化的特點。對互感器、變壓器和斷路器需要做出一體化的設計，對于保護、控制、計量和測量等部分也需要這樣進行，因為這都是風電場電力設備智能化的必然要求。

4 結束語

本研究主要針對電力設備智能化在風電場中運用的相關內容做出簡要分析和探討。當前智能電網的建設還處于發展階段，只有在這個時候做好充分的準備，才能保證電力設備的智能化在風電場得到充分的應用。

［1］陳文升，錢唯克，樓曉東.智能變電站實現方式研究及展望［J］.華東電力，2010，11(10):59.

［2］吳 憶，連經斌，李 晨.智能變電站的體系結構及原理研究［J］.華中電力，2011，03(03):18-19.