风电场AGC系统功能优化技术改造

风电场AGC系统功能优化技术改造

苏来漫·阿布力汗 

新疆风能有限责任公司 新疆乌鲁木齐市 830000

摘要：随着双碳目标的提出和构建以新能源为主体的新型电力系统的推进，以风光为代表的新能源站成为了前所未有的大舞台。然而，与传统电源相同的是，新能源需要承担保障电网安全稳定运行的责任和义务。并且，新能源将由系统第二大电源成为第一大电源，推动新能源实现从“并网”到“组网”的角色转变。在这种情况下，可再生能源将发挥越来越重要的作用，要求新能源发电机组有功功率控制更加快速、精准。风力发电控制技术的不断发展，AGC控制策略及方式也需要同步进行相应的优化提升。

关键词：风电场；AGC系统；功能优化；技术改造

1影响AGC系统调节性能的因素

1.1判别规则的不一致

在电力系统中，AGC（Automatic Generation Control）是一种自动控制系统，用于提高电网的稳定性和可靠性。AGC的执行需要判断风电机组的实际出力是否符合要求，这一判断是基于限电期间调度下发AGC指令与实际出力之间的偏差进行计算的。这意味着，只有当风电机组实际出力与调度下发的指令相符合时，AGC才会执行相应的调节措施。在机组厂家的能量管理系统控制策略中，实际出力指的是风电机组实际发电功率的累加。然而，在AGC主站和省级电力调度机构评估时，实际出力的定义可能不同。有些情况下，实际出力可能是指并网点的有功功率，或者送出线路的有功功率，或者主变低压侧的有功功率总和。这些差异可能会导致风电场的AGC调节精度降低。此外，不同省电力调度机构计算参考电的方法也可能不同。参考电是电网的基准电压，是电力调度和控制的基础。因此，参考电的计算方法对AGC的执行和风电场的运行至关重要。如果不同省电力调度机构的参考电计算方法不一致，就可能会导致风电场的AGC调节效果下降。最后，风电场能量管理系统中的实际出力控制点与电力调度机构之间考评计算的实际出力点可能不一致，这也可能导致部分风电场AGC调节精度偏低。因此，为了提高风电场的AGC调节精度，需要加强不同系统之间的协调和沟通，确保各个系统之间的实际出力计算方法一致，从而实现更好的电力调度和控制。

1.2数据传输延时影响

随着我国风电行业的快速发展，越来越多的风电场已经投入运营。然而，有一部分风电场已经运营超过10年，这些老旧风场采用的是多级转发的有功控制模式。这种模式存在一些问题，比如多级数据转发网络中断的可能性更高，数据传输时间也较长，从而影响了风电场的运行效率。另外，风电场的SCADA服务器负载较大，这也会影响AGC执行速率。SCADA是一种组播机制，数据刷新周期为1-3秒，这意味着至少需要6秒才能保证正确的控制。这些问题给风电行业带来了很大的挑战，需要寻找有效的解决方案来解决这些问题。为了解决这些问题，我们需要对风电场进行升级和改造。首先，我们需要更新老旧风场的有功控制模式，采用更加先进的控制模式来提高风电场的运行效率。其次，我们需要优化多级数据转发网络，减少网络中断的可能性，同时缩短数据传输时间，以确保风电场的正常运行。此外，我们还需要增加SCADA服务器的容量，以减轻服务器的负载，提高AGC执行速率。同时，我们还需要改进SCADA的组播机制，缩短数据刷新周期，以确保风电场的控制效率。

2AGC性能提升技术改造措施

2.1实发出力采集点改造

随着清洁能源的不断发展，风电在全球能源领域的占比越来越大。然而，风电场的实际出力与电网评价之间的差异一直是一个难题，为了解决这个问题，需要实现风电场能量管理系统中实际出力与电网评价应用一致。为了实现这个目标，首先需要核实AGC评价中实际出力采集位置。通过对实际出力采集位置的核实，可以确保风电场的实际出力数据与电网评价数据是一致的。这是实现能量管理系统的关键步骤之一。其次，需要重新优化AGC控制程序，使风电场更加精准地跟随调度指令。通过优化控制程序，可以确保风电场的实际出力与电网评价数据是一致的。这是实现能量管理系统的另一个重要步骤。最后，可以通过远动转发实发功率或增加电流/电压模拟量采样模块计算的方式实现。远动转发实发功率是指通过远程控制系统将风电场的实发功率传输到电网监控系统中，以确保实际出力数据与电网评价数据一致。增加电流/电压模拟量采样模块可以确保实际出力与电网评价数据的精度更高。

2.2直采直控改造

近年来，随着清洁能源的不断发展，风力发电已成为重要的清洁能源之一。然而，在风力发电中，自动化控制系统的稳定性和可靠性却一直是个难题。其中，AGC（自动发电控制）的执行合格率偏低问题一直困扰着风电厂。这是因为在组播机制下，采集数据、计算数据到下发指令的时间过长，导致AGC指令的执行时间不稳定，影响了风电厂的发电效率。为了解决这个问题，一些风电厂开始采用AGC直采直控技术改造进行优化。该技术的核心是将能量管理系统直接与风机进行通讯，通讯周期在200ms-500ms之间，能够在1s内完成从采集数据、计算数据到下发指令的能量管理过程。这样一来，风电厂可以更加准确地控制风机的输出功率，提高AGC指令的执行合格率。要实施这项技术，风电厂需要对能量管理服务器进行性能优化升级，选用高性能能量控制服务器以满足更高精度的数据传输要求。此外，能量管理系统与风机建议采用OPCUA通讯规约，这种通讯规约能有效缩短通讯周期，提高通讯效率。

2.3双机热备改造

在能源管理系统中，服务器卡顿、死机、通讯中断等问题会对AGC性能指标产生不利影响，同时也会影响电网调度对数据安全性、准确性的要求，以及关键数据定期容灾备份的要求。因此，为了解决这些问题，我们采取了双机热备改造，部署了两套能量控制系统，并在主备服务器上分别部署了双擎高可用软件，将电风场服务器组成了一个集群系统。具体的实现方式是，我们将两台能量控制服务器应用高可用软件分别以原能量管理服务器IP与调度通信IP为活动IP进行内网与调度通信，这样可以保证系统在出现故障时仍然能够继续工作。同时，为了确保主备机之间的数据交互通畅，我们使用了两根心跳线作为主备机之间的数据交互通道，这样可以确保数据传输的可靠性和稳定性。采取双机热备改造的好处在于，一旦主服务器发生故障，备份服务器可以立即接管主服务器的工作，从而确保系统的连续性和稳定性。另外，部署双擎高可用软件也可以有效地提高系统的可靠性和稳定性，从而确保电网调度对数据安全性、准确性的要求得以满足，同时也可以满足关键数据定期容灾备份的要求。

3结论

新能源站需要承担保障电网安全稳定运行的责任和义务，并且推动新能源实现从“并网”到“组网”的角色转变。同时，新能源发电机组需要有功功率控制更加快速、精准。AGC控制策略及方式也需要同步进行相应的优化提升。老旧风电场的AGC控制模式需要进行必要的技术改造，以更好地适应新时代新型电力系统建设的发展需要。

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