看风电机组如何兼任大基地并网的“维稳”大师

北极星风力发电网讯:近日，新疆金风科技股份有限公司（下称“金风科技”）和澳洲新南威尔士大学(UNSW)联合成立了风能实验室，用于风电场并网的模拟控制和仿真实验。

很多人都会疑惑，发达国家一所世界顶尖级研究学府，为何会选择一家中国企业，合作研发新能源并网技术？从下面这个故事中，您或许能够找到答案。

知识点！

当风电基地并入电网，并网点的电压稳定对电网安全至关重要，因此需要对无功功率进行调节。我国一直以来的解决方案是在新能源场站配备集中无功调节装置，这也成为我国对风电场开发企业的硬性要求。

常用的集中无功调节装置包括静态无功补偿装置（SVC）以及静态无功发生器（SVG），多年来在保持新能源场站并网点电压稳定方面发挥了重要作用，但存在性能良莠不齐、控制模式不统一，以及耗电量大等问题……

一场史无前例的试验

2015年年底，宁夏一家正常运行的17.5万千瓦风电场数据显示，该风电场站无功调节装置全年的耗电量为0。这意味着控制并网电压的SVG一直处于热备状态，并无出力。与此同时，该场站的电压依然保持稳定，与使用SVG的临近风电场站并无差异。

此时在该场站扮演无功调节角色的，竟是风电场内一台台正在运行的风电机组。

这一结果远远超出了业主和电网企业的想象。此前，国内还没有任何一家风电场能够脱离独立的装置调节并网电压。而这次试运行，仅仅依靠一个控制系统发送指令，就调动起风电机组自身的“智慧和能力”，完成了稳定电压的任务。

这个控制系统，是新疆金风科技股份有限公司（下称“金风科技”）研发的无功电压管理平台（VMP）。

↑金风科技实时数字仿真实验室，包括VMP在内的许多创新性电网接入技术成果在这里诞生

早在2013年，面对市场不断提升电网友好性的需求，金风科技研发中心的电网接入技术团队产生了VMP产品的初步设想——开发一套控制系统，能够根据风电场的电压和无功需求调动风电机组自身的无功来完成无功补偿。迅速立项、投入研发，同年年底，想法变成现实，第一台VMP产品问世了。

几乎在同一时间，国内许多风电场正在经历集中无功调节装置迭代的尴尬。一方面，SVC依靠晶闸管方式调节，响应速度较慢、设备损耗高，已经无法满足当时的电网运行需求；另一方面，新一代装置SVG刚刚投入使用，受生产厂家影响性能良莠不齐，运行并不稳定。

VMP产品可谓为打破尴尬局面“量身定做”，能够十分有针对性地解决业主的这些困扰。在积极协调国网宁夏电力并获得许可后，2014年9月，金风科技完成VMP系统在试验风电场的安装调试。

试验结果在金风科技工程师的预料之中——VMP指挥风电场已有的风电机组，代替无功调节装置完成了无功调节，稳态响应速度还不到1秒。据金风科技工程师介绍，VMP系统优先调度风电机组无功，当风电机组调节能力不足时，VMP会进一步调动风电场集中无功调节装置，相当于增加了整个风电场的无功备用。但事实上，目前最大调节能力只需要风电场容量的20% ~25%，而风电机组的补偿能力达到33%，已远远超过需求。值得一提的是，在试运行期间，风电场经历一次低电压故障，在VMP系统的控制下也得以平稳通过。

2个月运行下来，试验风电场在VMP的控制下电压合格率达到100%，试验获得成功。

早于电网标准3年

2016年下半年，国家电网公司开始重视“新能源设备自身的无功调节能力”，西北电网率先下发标准，要求在新能源场站建设自动电压控制系统。随后的2017年，新疆、甘肃、宁夏等省级供电公司陆续下发文件提出要求。在诞生整整3年后，VMP产品一时间成为市场上的“抢手货”。

3年里，宁夏这个试验风电场已率先受益。数据显示，2015~2017年，应用VMP系统的风电场相比同等容量、使用SVG装置的临近风电场平均年节电160多万度，厂用电率降低1个百分点，风电场发电量提升了0.5%，同时集中无功补偿设备的运维费用也大大降低。

经历多年的反复调试优化，VMP系统的性能更加稳定，效率也更高。如今VMP已经升级至全新一代，在保留原有性能基础上增加了最优潮流计算，能够进一步降低场内损耗；同时增加了一次调频等功能，能够在调节电压、实现低电压和高电压穿越的同时快速调节风电场的有功功率。这成为金风科技产品在国内同类产品中的一大特色。

随着金风科技的市场国际化，VMP系统已成功应用于金风科技众多海外项目中，获得国外客户和电网的认可。

值得一提的是，因一次调频功能填补了澳洲技术空白，金风科技还获得澳洲政府提供的新能源一次调频资助。目前，VMP在国内外已有400多套应用现场。

今天，大基地项目建设再次迎来高潮，随着装机容量增加，金风科技包括VMP系统在内的并网技术发展将在其中发挥更加重要的作用。面对不断发展的市场需求，金风科技将继续加强产学研合作，加大技术研发与储备和投入，为风电大基地建设和新能源发展保驾护航。