1 成果簡介

風電場并網運行控制平臺包含風功率預測、風電場自動發電控制(Automatic Generation Control, AGC)、風電場自動電壓控制(Automatic Voltage Control)等主要功能子系統，對內進行發電廠發電計劃制定、在線實時控制等綜合功能，對外配合電網進行 AGC、 AVC 調度，實現風-火-水-儲的優化互濟運行，是建設電網友好型風電的核心技術。 風功率預測系統 風功率預測系統包含功率預測、風電監視、數據分析、程序管理等四大功能子系統，滿足風功率預測、實時風電監控、數據挖掘等綜合性風電管理需求。

功率預測系統支持豐富的用戶角色，滿足預報員、調度員、管理員等不同角色用戶的業務需求，提供具有針對性的后臺模塊與人機界面。

• 調度員：實時監視風電運行狀態、在線調度風電運行等；
• 預報員：風功率曲線預報、模型訓練、預測結果訂正與自動發布等；
• 管理員：系統的擴容與升級、程序模塊監視、日志管理等。

功率預測系統提供智能化預報員向導系統，確保系統隨著數據積累，建立精度越來越高預測模型。采用歐洲氣象中心、中國氣象中心的全球模式；采用 MMD5(美國)中尺度模式，生產數值天氣預報。 功率預測系統對不同風場建立針對性模型，具有詳盡的數據預處理功能，應對現場數據錯誤、缺失等復雜情況。系統可以智能分析系統誤差，預測模型可選用定時訓練更新或人工更新。系統按典型天氣類型建模，對雨/雪/揚沙/低溫等極端天氣建模更加準確。 豐富、可靠、強大的數據中心是進行風功率預測、風電實時監視、風資源評估的基礎。功率預測系統提供海量數據存儲、快速查詢、風資源可視化、數值天氣預報分析、系統評價等綜合性數據管理功能。 風電場自動電壓控制系統(AVC) 風電場 AVC 系統是一個在現有風機 SCADA 與升壓站 SCADA 基礎上，實現自動閉環、利用雙饋風機自身無功調節能力滿足風電場并網綜合需求的監控管理系統。 從 2006 年起，國家電網對風電場并入點網點（ Point of Coupling Connection，簡稱 PCC）的電壓、無功與電能質量等提出了一系列要求，內容包括 PCC 電壓偏差、電壓波動范圍、功率因數、諧波與閃變的。隨著我國風電建設深入、電網電壓調整的需要，在風電富集地區的風電場將需要調整其電壓參考點或無功輸出值等以滿足更高級的并網需求。考慮到風電場電壓-無功調節特性的復雜性，依靠單一手段已不能滿足要求，協調多種控制手段，以較低的調節成本達到理想控制效果是風電場電壓-無功控制的必然要求。

風電場 AVC 系統的主要功能如下：

• 實時監視風電場并網點以及內部電網的電壓和無功信息；
• 協調控制集中無功補償設備、事件驅動的控制模式將減少控制設備的投切率，提高設備的使用壽命；
• 動態調節雙饋風機功率因數，最快響應時間少于 100ms；
•  閉環控制系統，參與電網自動電壓控制，減少現場工作人員的工作量；
• 改善局部電壓質量和無功水平
• 保證風電場并網點的電壓質量和無功的吸收；
• 保證風電場的電壓穩定、降低配網網損。

2 應用說明

系統共包含：

• 數據與通信服務器，提供數據存儲、實現與電網調度系統的通信功能。本系統通過風機廠商提供的 OPC 接口，采集風機實時數據。系統通過 OPC 接口獲得與風機實測信息，同時上傳功率預測結果、指令反饋等。此外，還可以按用戶定制的消息發布通道，將用戶關心的詳細信息傳遞至指定地點（如發電集團的風電信息監視中心等）。
• 調度終端與維護，提供面向調度員的風電實時監視功能、預報向導系統、管理界面、風電場自動電壓控制見識，同時供系統維護、升級使用。
• 標準化機柜（可考慮與其它系統共用機柜）。
• 網絡交換機、路由、網線等網絡配件。
• 風功率預測系統與風電場 AVC 系統可以分開單獨配置。

圖 1 風電預測系統與外部系統的通信方式

3 應用范圍

成果主要適用于電力行業相關企業，特別是與風力發電相關的新能源產業，如風電場、風力發電集團、電力調度中心、風機制造商與從事相關行業的研究院所。

4 效益分析

對風電進行功率預測、實時監控與在線控制是未來風電發展的必然趨勢，可以全面提升電網、風電場、發電商等不同實體對風力發電的認知深度、調控能力、與管理水平。對不同應用主體的效益主要體現在:

目前我國北方地區受電網調節能力限制，約有 1/3 風電處于閑置狀態，利用風功率預測、增加風電可控性可在不增加額外設備投資的基礎上，大幅程度上提高風電接納能力。 據歐洲經驗，利用風電功率預測，合理安排檢修時間，可以增加上網電量 2-3%，對100MW 規模的風電場而言，按風電上網電價 0.7 元計算，年約增收 42 萬元。 電網對風電場并網點采取了嚴格的無功考核制度，華北地區某風場試運行結果表明，該風場在并聯電容器檢修期間投運風電場自動電壓控制系統，不僅有效保證了風電場的無功水平，而且基本杜絕了風電場無功考核懲罰，整個系統投入后不到 2 個月即全部收回了投資。