王国明
新疆风能有限责任公司 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830000
摘要：随着西北大规模可再生能源电力的并网，电力系统的结构发生了很大的变化。新疆电网规模的不断扩大，装机容量的迅速增长，特别是新能源装机占比增加，导致新疆电网的峰谷差越来越大，电能质量和电网安全运行受到较大影响，电网调度运行困难越来越大。为了规范了市场主体的运营行为，促进厂网和谐，有效调动发电企业提供辅助服务的积极性，有效促进电力企业提高生产管理水平和设备运行水平；使电网的安全运行指标得到改善，促进电力系统的安全稳定运行和电能质量的提高。西北能源监管局（陕、宁、青）会同甘肃、新疆能源监管办联合下发《西北区域发电厂并网运行管理实施细则》、《西北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》，简称“两个细则”。
关键词：风电场；两个细则；管理及对策
引言
在国内各个区域，“两个细则”已经形成了成熟的经济考核体系，其中对风电机组负荷控制系统进行的AGC考核和风光功率预测考核，深刻的影响着风电机组的经济效益。目前风电机组的运行人员，只能通过单方面的网（省）调侧的考核结算数据，来对自身的负荷控制系统进行评估，从而无法及时的对系统做出与“两个细则”要求相适应的调整，造成负荷控制系统在长久的运行中受到了强烈的经济制约。近年来，我国不断发展新能源技术，同时也加大了风能的开发以及利用力度。目前，风能发电技术逐渐进入电力系统。风能发电装置是由多个发电装置组合形成的发电网络，主要特点是规模较大，同时能够实现联网发电。
1.风电场“两个细则”管理及对策
风力发电作为分布式发电领域较为成熟的发电技术，能够直接将风能转化为电能。而在能量转化的过程中，运用风力发电技术能够最大程度减轻发电过程中设备及仪器对环境的污染，从而能够在发电过程中产生较强的经济以及社会效益。目前，风力发电厂仍然存在着一些运行方面的缺点，比如说如果风能出现较大的间断性及随机性，就会影响发电系统电网运行的安全性及可靠性，特别是如果在无功不足的条件下，可能会使电网电压的稳定性受到影响，容易导致电压崩溃，给风力发电厂造成较大的经济及能源损失。
1.1一次调频的反调问题
一次调频积分电量合格率不足40%，经过数据分析，主要是受到AGC反调的影响，如果一次调频受AGC的影响导致其调节效果达不到《两个细则》所要求的“贡献电量为正”的结果，就会被电网统计为“该机组一次调频不正确动作1次”。解决方案是在逻辑中增加AGC一次调频交叉闭锁功能，一次调频动作时延时闭锁AGC功能。即当机组处于CCS方式时，当汽机转速与额定转速（3000 rpm）差≥3 rpm时，自动将AGC升负荷时的速率置为0 MW/min，闭锁AGC加负荷。当汽机转速与额定转速差≤-3 rpm时，再自动将AGC降负荷时的速率置为0 MW/min，闭锁AGC减负荷。当汽机转速与额定转速差在±3 rpm以内时，机组负荷指令速率恢复到正常值，解除闭锁。
1.2 一次调频调节幅度不足问题
一次调频设计原理是根据机组实际转速与额定转速偏差值计算出的需要增加或减少的机组理论负荷值，理论负荷值再作用于负荷给定值，实现通过粗略调整机组负荷来稳定电网频率，但是理论负荷值和负荷给定值都是按照机组在额定工况下计算得出的。但是作为调峰机组，负荷变动区间为150 MW～300 MW，主蒸汽压力变动区间为13.5 MPa～16.7 MPa，机组在低负荷时蓄热能力下降，造成一次调频负荷量不足，这也是各电厂普遍存在问题。
对此，通过在DEH侧增加机前压力补偿折线函数，设置压力补偿系数，区分单阀/多阀、负荷上行和下行不同工况，分别整定求取合理数值，确保在低负荷低汽压工况下高调门适当过开，以满足一次调频的电量要求。
1.3其他方面的优化
（1） DCS逻辑块序号影响
首先进行逻辑的筛查工作，在一次调频相关逻辑页中发现逻辑块序号先后顺序不统一，逻辑块的顺序决定着DCS在计算中时序的先后，逻辑块必须按照先后顺序进行从小到大的排列，只有这样才能保证DCS以最快的速度进行计算，所以首先需要对逻辑块的顺序进行修改。
（2） DCS扫描周期影响
在DCS系统中每张逻辑页都配有单独的扫描周期，扫描周期的长短也能决定DCS在计算过程中所用的时长，新华DCS在初始条件下，逻辑页的扫描周期均为200 ms，而一次调频所需的动作时间理论上应尽量快速计算，将与一次调频相关的逻辑页扫描周期全部由200 ms修改为50 ms，这样可以使DCS尽可能的快速计算，达到减少动作延迟的目的。
（3）信号引用的影响
DCS与DEH同时具有一次调频功能，正常情况下两侧必须同时投入，而在逻辑中DCS侧的转速是取自DEH送来的信号，为了进一步减少因逻辑计算产生的理论延迟，将转差计算功能统一放在DEH侧，并将DEH侧计算的结果直接送到DCS侧进行调节使用，取消在DCS侧进行二次计算的功能，以减少理论计算时间，达到快速动作的目的。
1.4应用无功补偿设备，能降低变压器以及线路的能量损失，同时降低线路以及变压器的无功传输。而应用无功补偿措施，还能降低风电场因为线路以及变压器产生的能量损耗，从而最大程度降低损耗，节约能源。在这种情况下，通过利用无功补偿设备，能将无功损耗控制在3.5%～6.5%。目前，一些较大规模的风力发电厂主要使用的分布式电机分为直驱式同步风电机组、失速式异步风电机组，以及反馈式异步风电机组等三种类型。虽然这三种风机的基本结构性能以及特点存在一定的差异，但是风力发电厂的无功需求均受风力发电厂输出功率的影响，输出功率的大小取决于风速，即在风速较小或者是无风的环境下，风力发电厂的功率随着风速的减小而减小。此外，线路电缆的充电功率对电力系统的功率因数也存在一定程度的影响，因此为提高电力系统功率因素，需要补偿相应的无功功率。
1.5对风电场进行无功优化，指的是给定风电场系统负荷及结构参数的情况之下，不断优化某些控制变量，在满足已经制定好的约束条件的前提之下，优化风电厂系统内部的某个或者是多个性能指标，使其达到最优状况，保证风电厂系统运行的安全性及经济性，提高风电场电力系统的电压质量。而无功功率的优化措施是通过应用调度自动化系统采集各节点的遥测以及遥信的实时数据，判断各节点的关口功率因数及电压合格作为约束条件，分析以及控制风电场的无功功率优化方式，达到分界开关调节次数最少，确保无功补偿设备的投切次数最合理，控制电压的合格率，使得风电场的电网损失都达到最小等多个目标，最终形成一定的控制指令。
对风电场运行效率进行无功优化，可分为两个方面，一方面是优化无功补偿装置，另一方面是通过对电压进行控制而达到优化目的，即AVC。在风电场发展过程中，通过无功优化而实现优化电压质量，使电网始终可靠安全运行，同时还具有节省电能等多项优点，从而获取更高的经济效益。
想要更进一步实现风电场的无功优化，可以从数学意义上进行分析，选择一个结构复杂的混合整数规划问题，其中既包含离散变量，同时还包括非线性函数以及连续变量等。通过建立数学模型，尽量反映出风电场系统的实际情况，判断多种约束条件以及目标函数是否接近风电场电力系统的运行情况，通过对数学模型进行求解而研究优化方法，可以选择风电场电力系统局部的最优解，同时对该问题进行改进。
结语
为了满足《两个细则》的要求，同时考虑兼顾机组的安全性和稳定性，我们采取了优化CCS逻辑，放宽CCS和AVC的切除条件，研究分析不同类型风电机组风场无功功率的特性，在国家电网有关规章制度规定的范围内，进一步控制风电场的无功功率。通过对其中某个项目进行研究，能够在未来风电场出现大规模并网后，控制无功电压始终保证稳定，保障电力系统运行过程的稳定性及安全性，保障电力用户的用电需求。
参考文献
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