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风光一体新能源电站远程监控关键技术研究及应用

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成果主要完成人

李洪军、汤海宁、何正东、叶海瑞、余从极、柏 嵩、朱 靓、张 韬

项目概况

项目创新地提出了基于IEC 61850和IEC 61400-25的新能源电站一体化信息模型,实现了新能源电站监控系统、功率预测系统、功率控制系统、升压站综合自动化系统、生产管理系统、视频监视系统等多源数据的有机融合,解决了电站内不同系统数据交互以及统一监视的问题,减轻了电站运维工作量;结合新能源电站发电设备的控制特点,提出了控制指令并行下发以及被控对象动态主动识别虚拟局域网组播传输模式,实现了站控层大量控制命令的快速并发,以及间隔层设备的及时响应,有效提升了新能源电站的控制执行效率,为新能源电站参与电网的调频、调压提供了强有力的技术支撑;设备间的互操作能力实现了间隔层及过程层发电设备间的信息交互。 在新能源场站控制层面,随着电站规模的增大、空间分散程度的增加,由于外部地形、气象等因素影响,大型新能源电站内部不同位置的发电设备会在相同时段内呈现不同功率变化趋势。该问题在风电方面尤为突出,针对该问题,提出了考虑预测功率变化趋势和机组实时运行状态的发电设备动态分群方法,根据超短期功率预测信息和实时运行状态将风电机组分为6类机群(第6类为由于通信故障等原因无法接受控制指令的风电机组),在此基础上明确不同调控模式及需求下各类机群的功率控制原则,并给出相应的功率分配策略。通过策略优化,能够有效提升风电场功率控制目标、风电机组自然功率变化和功率控制三者之间的匹配程度,实现风电功率的精确平滑控制,避免了发电设备的频繁调节。 项目开发了新能源发电集中生产管理和运维系统,具备视频联动、纵向协同、手机移动监视、关键设备智能维护等运维功能,极大程度地减少了新能源发电设备现场运行维护工作量,解放了劳动生产力,运维人员在集控中心即可对电站及站内机组进行全方位的生产运维管理;提出了基于历史数据离线分析、实时数据在线判别以及关联数据推演的新能源电站智能故障诊断策略,利用监控系统中保存的发电设备历史数据、实时采集数据及历史运维经验等进行数据挖掘与整理,发现潜在的故障点并预警,对电站结构末端信息属性少、通信交互能力弱的发电设备利用关联数据推演及异常数值分析等策略,定位已发生但未被发现的故障点;光伏电站组件转向支架的转向原理及控制实现方式存在差异性,本项目建立了光伏电站多类型转向支架统一控制模型,并针对这种多因子时变强耦合的模型提出了控制策略,实现了对站内转向支架统一“放平”与“放直”的快速控制,能够有效地降低大风、冰雹、暴雪等极端天气对光伏组件的损害。 项目研究并提出了一种基于皮尔森相关系数的故障风机损失发电量估计方法。对故障风机的风速进行估计,结合风机的实际输出功率曲线给出故障风机故障期间损失发电量的估计值。在风速估计方面引入了相关性分析,选取与故障风机风速强线性相关的正常运行风机,对其风速应用回归分析方法获取故障风机风速的估计值。