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4风电场仿真机
仿真技术除用于系统分析研究、设计检验等目的外,还可用于人员培训目的。在电力系统,人们习惯上将用于人员培训目的的仿真系统称为仿真机。为追求更好的培训效果,要求仿真机具有很高的逼真度。仿真机逼真度主要体现在数学模型精度、人机界面逼真度和环境的相似性等几个方面。因此,仿真机软件具有不同于研究系统的特点。
4.1电力系统仿真机应用现状
电力工业涉及能量转换、电力传输与调度等生产环节,产品具有不可见、不能直接存储的突出特点。发供电量直接取决于不断变动的用户负荷,其生产工况处于不断变化之中,有许多重大生产事故、设备故障可能多年不遇,但一旦发生紧急情况,留给运行操作人员处理的时间非常短暂,如果不能及时正确处理,后果不堪设想;再则,为了追求能量转换与传输的高效率,电力工业装备向大容量、高参数方向发展,系统更加复杂,也更难以操作与控制。因此,对岗位操作人员的素质要求很高。但由于电力工业设备昂贵,且具有连续作业的生产特点,在生产装置上进行培训效率低、风险大,而且无法得到事故处理等方面的培训机会。因此,自九十年代起,电力培训用仿真机得到了大范围推广与应用。目前,电力系统仿真机的普及率和产业化程度居各行业之首,并代表了国内仿真行业的技术水平。
1980年代初,国内高校最先开展了火电机组仿真机的研发工作,并于1980年代末期开始转入实际应用。十几年来,几家最早生产火电机组仿真机的单位引领了国内电力仿真技术的发展方向,并直接推动了电力系统仿真机的普及。1990年代中期以后,水电机组仿真机、核电机组仿真机、变电站仿真机、地区调度以及电网仿真机陆续投入使用,培训仿真机已应用于电力生产与调度的各个环节。
据不完全统计,目前国内投入使用的各类型火电机组仿真机(含全范围仿真机和原理型仿真机)在300台左右;变电站仿真机超过100台;核电仿真机虽台数不多,但仿真机与发电机组的比例最高。绝大多数仿真机由国内企业开发生产。仿真机的使用有效解决了运行操作人员的技能训练问题,并为提升我国电力工业的安全经济运行水平发挥了很大的促进作用。
4.2风电场仿真机的作用
大型风电场通常安装几十台或几百台风力发电机组,且单机容量更大,控制系统也更加复杂(变速风力发电机组在低风速下具有更高的风能转换效率,相信会得到更为广泛的应用),对风电场运行操作人员提出了更高的要求。考虑到我国风电系统的发展现状,风电场仿真机的应用将有助于消除风电发展面临的某些制约因素。
首先,可有效解决人才短缺问题。风电产业的快速发展直接带动风电技术人员需求的增长,但当前的人才供应状况不容乐观。国内高校未设立风电专业或专业方向,风电企业只能从相关专业遴选所需的技术人员。技术人员缺乏对风电场系统构成与运行知识的了解,更缺乏运行操作经验。借助仿真机,可以在较短的时间内培训出合格的运行操作人员。
其次,可有效提高运行管理水平。技术人员可以在仿真机上开展反事故演习和不同运行方式仿真实验,熟练掌握各种异常运行工况下的应对处理措施,进而提高实际风电场的运行水平,减少设备受损几率,提高风电场运行的安全性和经济性。
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