对话 | 新能源场站控制的新风向

　　风能和太阳能存在一定的波动性，在装机规模迅速扩大的情况下，仅依托各个单一系统各自为战已经不能满足对新能源场站进行高效、精细化控制的要求。作为一家新能源应用技术与信息服务公司，东润环能是如何通过技术手段打通这些系统以应对上述挑战的呢？
　　
　　《风能》：随着我国的风电和光伏装机容量不断增加，对新能源场站控制提出了更高要求，您认为目前在这方面主要还存在哪些问题？
　　
　　刘冰：在新能源场站控制方面，功率预测系统和有功/ 无功（AGC/AVC）控制系统已成为支撑调度运行的重要技术，但根据目前电网运行情况来看，功率预测系统和有功/ 无功控制系统没有形成相互支撑，不能更好地为新能源发电间歇性提供技术解决方案。因此，我认为在新能源场站控制方面主要存在以下问题：一是功率预测精度不能满足实时运行需要。虽然新能源预测技术已经有了很大程度的提高，但还未达到支撑调度系统对新能源电力进行精确控制的要求。同时，超短期15min 分辨率也达不到实时控制的要求。二是风电场缺乏协调控制。新能源现有的有功/ 无功调节手段和控制模式，不能实
　　
　　现风电场电压的自愈超前控制，容易造成新能源场站的电压波动，给电网安全运行带来挑战。三是新能源场站对调度运行的支撑能力不足。主站端要实现对新能源场站有效精确控制，需要场站端提供一定的数据支撑，比如未来5min 最大出力、当前理论功率等，目前场站端尚不具备此技术能力。
　　
　　《风能》：基于上述问题，贵公司提供的新能源场站智能优化协调控制系统想要达到怎样的目标？其涉及的内容有哪些，各子系统间是如何协调工作的？
　　
　　刘冰：这套系统致力于解决新能源场站各系统之间相互独立造成的后期维护问题和数据共享问题，其目标是：第一，降低成本。该系统采用一体化设计方案，集中组屏，最大程度降低设备成本和减少后期运行维护的难度；第二，数据共享。基于新能源的特点，通过更深入的数据交互方式，支撑相互的业务需求，更大程度地解决新能源发电存在的问题。
　　
　　具体就其涉及的内容来说，该系统分安全I 区风电AGC/AVC 模块及安全II区风电功率预测两部分，二者是整体设计和统一建设，通过防火墙进行数据交互，最终实现功能的相互支撑和新能源场站的主动型、电压波动防控型控制目的。其各子系统之间的工作模式如下：首先，功率预测模块向AGC模块提供5min 功率预测，AGC模块基于该数据完成两个功能：一是实现以5min 预测为重要输入参数的有功分配策略；二是向调度主站上传新能源场站未来5min 发电能力，以协助主站端完成新能源场站的科学精确管控。其次，功率预测模块向AVC模块提供5min 功率预测值，AVC 模块基于该数据实现新能源场站在自由发电状态下的电压波动性预防控制。再次，AGC模块向AVC模块提供负荷指令，AVC根据负荷指令实现未来新能源场站的电压无功分布，实现电压的超前控制。最后，AGC 模块向功率预测模块提供新能源场站限电时段，则预测模块实现如下两个功能：一是实现预测模型的高精度自修正；二是实现对新能源场站的消纳分析。
　　
　　此外，该系统还具有基于功率预测的电压无功自动超前调整功能、预测模块及相关高级应用分析、基于AGC 数据的模型自修正、未来5min 新能源场站理论功率预测和新能源场站消纳分析的功能。值得一提的是，此系统还有与主站互动的功能，旨在支撑主站的实时控制功能，在保留常规数据交互的前提下，实现场站未来5min 理论出力、场站有功裕度、无功裕度等数据的上送。
　　
　　《风能》：您上面提到新能源场站消纳分析，这是基于何种原理做出的？
　　
　　刘冰：消纳分析主要针对限电地区而言，一般来说，业主并不清楚一年之内的发电量数值，新能源场站智能优化协调控制系统会从理论功率计算和弃风评估两个方面入手对新能源场站消纳情况进行分析。一方面，该系统要具备新能源场站的理论功率计算功能，同时，在理论功率基础上实现新能源场站的消纳分析功能，这便于用户科学评估限电时段的新能源限电电量、科学评估限电时段的风电场功率预测精度和合理制定出力恢复期间的发电计划。具体来说，理论功率的计算是对新能源场站发电电量进行综合评价前提，电网在调度新能源场站时所产生的限电电量是对新能源场站进行考核管理的基础。同时，理论功率作为新能源场站上报的最大出力预估值准确性评估的基础依据，能够为新能源调度提供重要的技术支撑。另外，在计算理论功率值时系统需要充分考虑该时段非正常运行风电机组的影响，包括故障、检修、限电、大风停机、通信中断等情况，得出更为合理的理论功率计算值，新能源场站理论发电量通过理论功率计算值在时间段内的积分得出。
　　
　　另一方面，限电电量计算是做好风电、光伏发电和电网规划的基础，也是业主合理安排机组出力的主要依据。准确计算每年的限电电量，不仅涉及各个风电场、光伏电站的经济利益，也关系着电网对新能源电力的接纳能力、实际风、光资源评估、新能源项目审批等。该系统可根据计算出的各新能源场站的理论功率，结合实发功率确定新能源场站的限电电量值，统计出各日、月、年的限电电量，提供报表及分析等功能。
　　
　　《风能》：该系统投运后能够给客户带来哪些价值？
　　
　　刘冰：就目前风电场运行情况来说，该系统给客户带来的价值有：一是从运行管理角度来说，有些业主缺少以数据为基础的管理手段，有时并不清楚发电量未达到预期的真正原因，基于此，该系统能够对现有的数据进行精细化分析，给出对应建议，并帮助业主对未来一年的各机组发电量做出保障。二是从限电数据统计情况进行分析，对于此，系统会做出详尽统计，结合限电计划（时段）数据，进而对风电场限电电量进行客观评估，通过新能源场站智能优化协调控制系统建立科学的限电损失电量考核办法，加强弃风、弃光限电管理。