洮南风电场有功功率及无功功率控制系统改造必要性及效果

张辉

摘要：按照国家能源局东北监管局下发的《东北区域发电厂并网运行管理实施细则》和《东北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》（简称“两个细则”）的要求，洮南风电场AGC装置可用功率准确率及可用率存在不达标的问题，导致公司受到电网考核。同时洮南风电场由于历史原因，未配置AVC 装置。本次通过洮南风电场有功功率及无功功率控制系统改造，彻底解决上述存在的问题。

关键词：风电场;有功功率控制;无功功率控制

引言

风电场应配置一套有功功率控制系统。有功功率控制系统按照调度指令控制风机输出的有功功率，保证风电场有功控制系统的快速性和可靠行。风电场应配置无功电压控制系统，具备无功功率及电压控制能力。

一、国家能源局东北监管局下发的“两个细则”关于AGC具体考核规定

发电厂应实时将AGC机组的运行参数传输到相关电网调度机构的主站系统。运行参数包括：AGC机组调整上/下限值、调节速率、AGC指令反馈值、机组允许AGC运行、机组AGC投入/退出、机组有功增/减闭锁的状态信号等。

“两个细则”第二十四条规定，可用发电功率的积分电量为可用电量，在非限电时段，

可用电量的日准确率应不小于97%。

（一）AGC调度管理考核

1、配置AGC功能的并网发电机组传送虚假AGC相关信号的，进行考核。

2、配置AGC功能的并网发电机组，未经调度允许擅自退出AGC功能的，进行考核。3、并网发电机组AGC月可用率应达到98%，达不到要求进行考核。

并网发电机组AGC月可用率=（AGC月可投运时间/机组月有效时间）×100%。

当全月机组AGC可用率为0时（即全月未投入AGC，调节性能指标不进行重复考核。全月AGC调节性能考核分数不应高于当月机组AGC可用率为0时的考核分数。

（二）AGC调节性能考核

1、风电场AGC的运行范围为额定容量的10%～l00%，达不到要求的进行考核。最终的考核分数可以通过机组月运行系数进行修正。机组月运行系数为本月机组实际运行小时/本月日历小时数。

2、AGC机组的调节速率必须达到规定要求，达不到要求的进行考核。

AGC机组的调节速率=|机组当前时刻负荷-响应时刻负荷|/（当前时刻-响应时刻）

3、AGC机组的调节精度必须达到规定要求，达不到要求的机组进行考核。

4、AGC机组的调节精度=[|机组负荷指令-机组负荷|/机组额定容量]×100%

5、AGC机组的响应时间合格率=（该机组当月AGC响应时间合格次数/该机组当月AGC调节总次数）×100%。

6、AGC机组的调节速率、调节精度和响应时间要求如下：

类型 调节速率额定容量/min 调节精度额定容量 响应时间s

风电场 ≥20% ≤±5% ≤20

二、改造具体方式

1、洮南风电场两台800WS功率优化控制装置对下接入：歌美飒风电集群数据（使用以太网TCP-MODBUS规约）、恩德风电集群数据（使用以太网TCP-MODBUS规约）;北京四方远动转出的部分升压站数据（使用以太网104规约）;河北旭辉SVG数据（使用串口modbus规约）。

2、800WS功率优化控制装置对上转出：主（备）机数据上送调度数据网（使用以太网104规约）。

三、改造后装置优化控制

1、有功功率优化控制

有功功率自动控制以风电场上网有功功率为控制目标，实时计算风电场内部的有功功率损耗，辅以一次调频的动作量生成风电机群有功功率调节指令。对调节指令进行变化率限制后，得到最终的调节指令。结合超短期风功率预测数据，在风电单机间进行有功功率分配，以最小的调节频度快速响应控制目标。

1） 风电场上网有功功率指令获取

CSPA-2000/POCS针对实际需要提供三种指令模式：

a） 调度实时控制模式：实时接受调度下发的控制指令，对控制指令进行跟踪;

b） 调度计划曲线模式：根据调度下发的日前计划曲线和超短期计划曲线，按照对应

时间点获取控制指令，对控制指令进行跟踪;

c） 手动控制模式：由风电场运行人员手动输入控制值，對控制指令进行跟踪。

2） 有功功率在风电机群间的分配

对于存在多个风电机群的风电场，首先需要在风电机群间进行有功功率的分配。提供三种分配方法：

a） 相似裕度分配方法;

b） 等比例分配方法;

c） 人工设定比例分配方法。

3） 有功功率在风电单机间的分配

在风电单机间进行有功功率的分配时，以最小的调节频度为原则。对于风电单机设置了四种队列进行管理。

a） 起机队列：对于停机的风电机组，经过设定的时间后即可进入起机队列。当需要升功率时，即可对起机队列进行操作;

b） 停机队列：当需要降功率时，受风机运行限制必须要进行停机时，相应机组进入停机队列，进行停机操作;

c） 升功率队列：根据裕度系数、循环顺序、人工指定顺序等原则生成升功率队列。在升功率时，进行相应分配操作;

d） 降功率队列：根据裕度系数、循环顺序、人工指定顺序等原则生成降功率队列。在降功率时，进行相应分配操作。

2、无功功率优化控制

无功功率优化控制以风电场上网无功功率或母线电压为控制目标，实时计算风电场内部的无功功率损耗，生成风电场的无功功率调节指令。依据设定的原则对风电机组和无功补偿设备进行无功功率分配。

1） 风电场上网无功功率/电压指令获取

针对实际需要提供三种指令模式：

a） 调度实时控制模式：实时接受调度下发的控制指令，对控制指令进行跟踪;

b） 调度计划曲线模式：根据调度下发的计划曲线，按照对应时间点获取控制指令，

对控制指令进行跟踪;

c） 手动控制模式：由风电场运行人员手动输入控制值，对控制指令进行跟踪。

2） 无功功率分配模式

在稳态时，对于无功分配提供如下模式：

a） 风电机群自给模式：风电机组负责升压箱变的无功补偿，以控制集电线路处的功率因数（趋向1）为目标。整个集电线路呈现纯阻性;

b） 风电机群全场模式：以调节速度快的无功补偿系统（SVC/SVG）优先动作，迅速满足响应要求。风电机群随后跟进，为快速响应的无功补偿系统（SVC/SVG）提供更多的裕量，以利于下一次的快速跟进。当发生低压事故时，控制风电机群以最大能力发送无功，支援整个系统。当无功补偿系统故障时，对风电机组的有功无功进行协调控制。以保证母线电压为首要条件，可以进行弃风。

结论

改造后的AGVC装置实现了有功功率和无功功率的优化控制，将新能源发电场站视为一个大容量机组呈现在调度面前，使之具有可调性和可控性，能有效提高电网对新能源发电的接纳能力，同时确保可用功率准确率及可用率等各项运行指标均满足调度要求，不发生被考核的情况。

[参考文献]

[1]张策.关于印发《东北区域发电厂并网运行管理实施细则》、《东北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》的通知. 国家能源局东北监管局，2019.

[2]CSPA-2000/POCS功率优化控制系统说明书. 北京四方继保自动化股份有限公司，2019.