洮南風電場有功功率及無功功率控制系統改造必要性及效果

張輝

摘要：按照國家能源局東北監管局下發的《東北區域發電廠并網運行管理實施細則》和《東北區域并網發電廠輔助服務管理實施細則》（簡稱“兩個細則”）的要求，洮南風電場AGC裝置可用功率準確率及可用率存在不達標的問題，導致公司受到電網考核。同時洮南風電場由于歷史原因，未配置AVC 裝置。本次通過洮南風電場有功功率及無功功率控制系統改造，徹底解決上述存在的問題。

關鍵詞：風電場;有功功率控制;無功功率控制

引言

風電場應配置一套有功功率控制系統。有功功率控制系統按照調度指令控制風機輸出的有功功率，保證風電場有功控制系統的快速性和可靠行。風電場應配置無功電壓控制系統，具備無功功率及電壓控制能力。

一、國家能源局東北監管局下發的“兩個細則”關于AGC具體考核規定

發電廠應實時將AGC機組的運行參數傳輸到相關電網調度機構的主站系統。運行參數包括：AGC機組調整上/下限值、調節速率、AGC指令反饋值、機組允許AGC運行、機組AGC投入/退出、機組有功增/減閉鎖的狀態信號等。

“兩個細則”第二十四條規定，可用發電功率的積分電量為可用電量，在非限電時段，

可用電量的日準確率應不小于97%。

（一）AGC調度管理考核

1、配置AGC功能的并網發電機組傳送虛假AGC相關信號的，進行考核。

2、配置AGC功能的并網發電機組，未經調度允許擅自退出AGC功能的，進行考核。3、并網發電機組AGC月可用率應達到98%，達不到要求進行考核。

并網發電機組AGC月可用率=（AGC月可投運時間/機組月有效時間）×100%。

當全月機組AGC可用率為0時（即全月未投入AGC，調節性能指標不進行重復考核。全月AGC調節性能考核分數不應高于當月機組AGC可用率為0時的考核分數。

（二）AGC調節性能考核

1、風電場AGC的運行范圍為額定容量的10%～l00%，達不到要求的進行考核。最終的考核分數可以通過機組月運行系數進行修正。機組月運行系數為本月機組實際運行小時/本月日歷小時數。

2、AGC機組的調節速率必須達到規定要求，達不到要求的進行考核。

AGC機組的調節速率=|機組當前時刻負荷-響應時刻負荷|/（當前時刻-響應時刻）

3、AGC機組的調節精度必須達到規定要求，達不到要求的機組進行考核。

4、AGC機組的調節精度=[|機組負荷指令-機組負荷|/機組額定容量]×100%

5、AGC機組的響應時間合格率=（該機組當月AGC響應時間合格次數/該機組當月AGC調節總次數）×100%。

6、AGC機組的調節速率、調節精度和響應時間要求如下：

類型 調節速率額定容量/min 調節精度額定容量 響應時間s

風電場 ≥20% ≤±5% ≤20

二、改造具體方式

1、洮南風電場兩臺800WS功率優化控制裝置對下接入：歌美颯風電集群數據（使用以太網TCP-MODBUS規約）、恩德風電集群數據（使用以太網TCP-MODBUS規約）;北京四方遠動轉出的部分升壓站數據（使用以太網104規約）;河北旭輝SVG數據（使用串口modbus規約）。

2、800WS功率優化控制裝置對上轉出：主（備）機數據上送調度數據網（使用以太網104規約）。

三、改造后裝置優化控制

1、有功功率優化控制

有功功率自動控制以風電場上網有功功率為控制目標，實時計算風電場內部的有功功率損耗，輔以一次調頻的動作量生成風電機群有功功率調節指令。對調節指令進行變化率限制后，得到最終的調節指令。結合超短期風功率預測數據，在風電單機間進行有功功率分配，以最小的調節頻度快速響應控制目標。

1） 風電場上網有功功率指令獲取

CSPA-2000/POCS針對實際需要提供三種指令模式：

a） 調度實時控制模式：實時接受調度下發的控制指令，對控制指令進行跟蹤;

b） 調度計劃曲線模式：根據調度下發的日前計劃曲線和超短期計劃曲線，按照對應

時間點獲取控制指令，對控制指令進行跟蹤;

c） 手動控制模式：由風電場運行人員手動輸入控制值，對控制指令進行跟蹤。

2） 有功功率在風電機群間的分配

對于存在多個風電機群的風電場，首先需要在風電機群間進行有功功率的分配。提供三種分配方法：

a） 相似裕度分配方法;

b） 等比例分配方法;

c） 人工設定比例分配方法。

3） 有功功率在風電單機間的分配

在風電單機間進行有功功率的分配時，以最小的調節頻度為原則。對于風電單機設置了四種隊列進行管理。

a） 起機隊列：對于停機的風電機組，經過設定的時間后即可進入起機隊列。當需要升功率時，即可對起機隊列進行操作;

b） 停機隊列：當需要降功率時，受風機運行限制必須要進行停機時，相應機組進入停機隊列，進行停機操作;

c） 升功率隊列：根據裕度系數、循環順序、人工指定順序等原則生成升功率隊列。在升功率時，進行相應分配操作;

d） 降功率隊列：根據裕度系數、循環順序、人工指定順序等原則生成降功率隊列。在降功率時，進行相應分配操作。

2、無功功率優化控制

無功功率優化控制以風電場上網無功功率或母線電壓為控制目標，實時計算風電場內部的無功功率損耗，生成風電場的無功功率調節指令。依據設定的原則對風電機組和無功補償設備進行無功功率分配。

1） 風電場上網無功功率/電壓指令獲取

針對實際需要提供三種指令模式：

a） 調度實時控制模式：實時接受調度下發的控制指令，對控制指令進行跟蹤;

b） 調度計劃曲線模式：根據調度下發的計劃曲線，按照對應時間點獲取控制指令，

對控制指令進行跟蹤;

c） 手動控制模式：由風電場運行人員手動輸入控制值，對控制指令進行跟蹤。

2） 無功功率分配模式

在穩態時，對于無功分配提供如下模式：

a） 風電機群自給模式：風電機組負責升壓箱變的無功補償，以控制集電線路處的功率因數（趨向1）為目標。整個集電線路呈現純阻性;

b） 風電機群全場模式：以調節速度快的無功補償系統（SVC/SVG）優先動作，迅速滿足響應要求。風電機群隨后跟進，為快速響應的無功補償系統（SVC/SVG）提供更多的裕量，以利于下一次的快速跟進。當發生低壓事故時，控制風電機群以最大能力發送無功，支援整個系統。當無功補償系統故障時，對風電機組的有功無功進行協調控制。以保證母線電壓為首要條件，可以進行棄風。

結論

改造后的AGVC裝置實現了有功功率和無功功率的優化控制，將新能源發電場站視為一個大容量機組呈現在調度面前，使之具有可調性和可控性，能有效提高電網對新能源發電的接納能力，同時確保可用功率準確率及可用率等各項運行指標均滿足調度要求，不發生被考核的情況。

[參考文獻]

[1]張策.關于印發《東北區域發電廠并網運行管理實施細則》、《東北區域并網發電廠輔助服務管理實施細則》的通知. 國家能源局東北監管局，2019.

[2]CSPA-2000/POCS功率優化控制系統說明書. 北京四方繼保自動化股份有限公司，2019.