电气及控制技术——北京国际风能大会展中报道

无功率调整性能总结：风电机组接受上级AVC无功调度信号;风电机组具备恒功率因数控制能力; 风电机组具备恒电压无功功率控制能力;风电机组具备在零有功无功控制能力;风电机组具备负序电流补偿能力;风电机组功率因数调节范围为-0.95-+的0.95，取决投资; 传统技术方案的回顾：通过外界得物功源补偿整个风电场得物功损耗。

这就存在一个缺点：占地面积和补偿建立的冷却系统非常大，这个土建成本以及整个设备购置都是难以忍受的。

基于这些缺点，金风科创提出了一套解决方案。由于直驱风机具有前面提到的那些优点，它本身就可以自己产生无功，所以用风机自身的无功产生整个风电场无功的损耗。通过一套控制系统采集并网电的模拟信号、电压电流等信号。同时收集各个风机的通讯信号，动风机得无功进行控制，同时可以接受调度指令。不管是电压、对无功或者功率因素进行调节。这套系统最主要的优点就是免维护、安装简单，因为它的占地面积非常小，它的补偿容量可以达到单台风机容量的33%。如果风机有功非常小的时候，无功可以发生的更大，但是为了风机进行保护，我们自身对风机的性能是非常了解的，所以为了对业主对风机运行更安全的保障，我们可以设定在一定范围内。

一般传统的补偿容量，要求是20%或者稍微多一点，25%左右，而进风的解决系统能够提供33%的容量补偿。即使有部分风机出现故障完全停机的情况下，也是能满足并网所要求的补偿容量的。

传统的SVC它的成本是非常高的，我们这个整体解决方案，已经在欧洲的罗马尼亚进行了应用，完全替代了集中无功补偿，在辽宁锦州的一个风电场部分提供SVC，以及在甘肃的一个桥湾风电场作为一个子站进行控制。同时这套解决方案已经取得了各个公司的认证。

提问：控制器是你们自己设计的吗?

肖迪：对。

提问：用哪种CPU?

肖迪：巴特曼的CPU。

提问：你们用了这个产品之后，现场容量大概能减少多少?SVC?

肖迪：现在这种案例来说，对罗马尼亚是欧洲50万的项目，这边没有用SVC，我们的建议可以完全取代SVC，如果业主有一些担心，或者有一些并网要求，必须安装SVC那么至少可以减少60%。

提问：刚才看你的PPT上面，为什么要对风场进行负序补偿?

肖迪：一般来说，有的时候出现一定的短路的时候，远端短路的话，风场会感受到一定的负序电流，但是这个负序电流不足以让整个风电场跳掉，所以这个时候为了维持整个电压的平衡，所以会进行负序补偿。无论是风场内还是风场外，电网为了整个电力系统稳定，很重要的一个标志就是并网点电压和频率的稳定。

主持人：下面有请来自天津瑞能电气公司的周玲玲高工。题目是“风电电控系统一体化解决方案”!

周玲玲：为什么我们要提出一体化解决方案?因为风机不是简单的系统，每一个都是小型的电站，理解越深才能越好的解决问题。对我们来说还要进行微观寻址、载荷计算、系统仿真等一系列的工作。风机初始设计，到供货、运维等提供一套的服务。同时设计中要考虑风机的成本，考虑系统成本的情况下有效控制设计的成本。同时要保证各个部件的互相协调工作，充分发挥各部件的效能。

举个例子，可能在座很多工程师也遇到过，比如说做DDR穿越过程中，为了达到认证要求要不断的调节变频主控等控制参数，如果采用一体化的方案就比较容易实现。避免不同客户交叉沟通的成本，免去了客户的后顾之忧。我们认为一体化解决方案具有高稳定性、高寿命、高效等一系列的优势。

讲到一体化设计方面我们要从系统仿真开始，虽然仿真不可能100%的准确，但是可以加快，同时并不是盲目的加快我们的开发。而且会对我们的控制策略进行优化，和修正我们的一些控制参数。为我们电气部件的选型提供一些选型的依据，控制策略的优化。首先模型是控制策略的核心，我们要从系统模型的角度出发，优化控制策略，降低机组的载荷，提高发电量，同时根据不同的应用环境和应用场合进行有针对性的设计。

参数匹配并不是根据机组功率等级简单选取，要进行详细的计算，比如说在阵风停机情况下电机工作是否正常?还包括系统的设计，软件设计和硬件设计。

公司产品线：包括电控系列产品、变频器、变桨、CMS、在线监控、远程监控、SCDAD故障诊断，远程专家系统。

一体化就要考虑整体设计，但并不是说整个设计都是统一的，我们要考虑不同的应用环境的特殊性，进行定制化的设计。因为我们发现，制约风电发展不仅是风场资源的问题，对于特殊环境的应用，也是一个很大的问题。风机主要工作在环境比较恶劣的环境下，比如说在低温下，东边低温经常会出现大面积停机，而且低温往往风比较大，风速高到一定程度的时候，如果说风机想不停机，必须保证我们的电气能够工作。最重要的是机械也能够工作，这样对咱们来说就要考虑，从材料特性本身考虑机组的运行。比如高湿高海拔的运行，这种情况下电气绝缘，安全、可靠是比较重要的。要想适合高湿以及高原环境必须考虑器件和固体的布置。比如说由于气体与地面的摩擦造成高湍流地区影响比较大，我们如何用控制策略解决高湍流问题，也是解决风机能不能安全可靠工作的关键。

因此对于一体化设计要考虑到特殊环境的应用。

再讲讲软件平台。目前风电行业基本采用主控制器，一般是采用通用的PRC，比如说巴赫曼的PRC，一旦控制器选定之后很难更换，因此我们需要做软件框架的统一。它使得我们的应用层软件和低层的硬件框架实现完全的隔离，当一旦一个控制其4更换，应用层软件完全不需要进行更换，可以附用到另外的控制器平台，我们再一个平台下的策略优化可以很容易复制到其他的控制平台上。而且这样也可以使得平台软件工程师不需要有太多的控制专业的背景。应用软件工程师不需要做特别复杂的软件技术，只需要关注控制策略，很容易实现多硬件平台的移植。

对于风机在风场运行过程中难免会出现一些故障，遇到故障的时候，如何快速的去解决故障?我们发现风场风机在运行过程中出现的故障停机，风并不一定是风机初始发生故障，尤其是电网或者其他出现大面积故障的时候，可能会使得其他的风机也出现故障。因此我们要分析故障就要分析整个系统的问题，进行多风机联合诊断。要实现这一点就必须拥有时钟同步的功能。同时诊断故障时通过导入每台风机操作日只有志固态代码、包括风机各个部件故障前后的路波，将所有的数据导入到专业的分析软件中，对故障前后的数据进行对比和分析，可以给出专家故障数，帮助我们解决风场的故障问题。

专家系统：是帮助我们解决日常维护和运行过程中出现的一些问题。同时专家系统可以跟风机运行中的数据进行信息交换及不断的进行积累更新。当风场出新故障时，现场工作人员请求对故障进行诊断，可以采用本地诊断的方式，给出诊断的数据，也可以采用远程的专家诊断方式。同时专家诊断结果会存在专家诊断数据库里，以便于今后数据的更新。

同时在诊断过程中，对于一些难以处理的遗留恩情也可以采用增加智能人工分析方法，提高诊断结果的准确度和可靠性。

最后简单介绍一下天津瑞能基本情况，公司总部在天津，一个研发中心两个生产基地，研发人员在100人以上，公司积极拓展了国际市场。

公司风电方面的产品：包括1.5MW到2MW双馈全功率产品、远程监控系统及其它。公司产品经过了很多认证和检测，产品在全国多个风场运行。

提问：咱们这个平台是基于你们这个平台的设备才能使用，还是一个有包容性的平台?

周玲玲：是基于通用的PRC控制器来做的，是一个软件框架，不需要使用我们的设备也可以。

提问：我看您重点介绍这个平台诊断和检修功能，它对正常运行方面控制呢?

周玲玲：故障诊断这是其他的产品，软件平台主要实现主控的一些产品，变频器的产品。

提问：还是对你们产品控制?

周玲玲：对。

主持人：下一个报告是来自深圳禾望的王立强，他报告的题目是“未来风电变流器维护和服务探讨。

王立强：今天分享“未来风电便来其维护和服务的探讨”。内容包括： 一、未来风电变流器维护;二、构建产品的完善服务体系;

一、未来风电变流器维护。在运行变流器不满足管网标准，如早期运行的变流器不满足低压穿越要求，电网适应性要求等。解决方案：进对变流器进行技术改造，局部进行硬件升级，软件升级。在运行变流器遇到电网适应性困扰，比如局部电网瞬时不平衡超限，风机频繁拖网。

解决方案：升级变流器控制软件、改造变流器控制系统或者整机替换原变流器。

已出质保期变流器面临后期运维的问题，第一选择找整机厂家或者原厂负责，如果遇到变流器厂退出市场，或者维护费用高，怎么解决，我们有一个批量变流器整体替换的解决方案。

案例1：2009年大唐三门峡风电场由于受附近陇海线电气列车穿越影响，造成风电场电网瞬时电压不平衡超限，造成风场批量脱网，禾望变流器在全球范围内首次完美解决。

案例2：张北附近的风场，当时100多台风机停机，给风电场带来的发电损失，很重要一得点是影响了电网的运行安全。这个问题现在在张北和有一些风场还没有把这个问题解决。当时我们也是通过了改造他们的两台变流器，把变流器故障波形记录了下来，我们对它的电网电压波形分析之后，肉眼看还是比较平滑的，但是用专业的分析工具分析之后，发现电网电压瞬时角度增量存在明显的波动。针对这种情况，我们找到原因之后，十月深圳禾望电气的适应性控制算法后，在相同的电网下，风机功率计电流迅速趋于平衡，与正常工况下的表现类似。

还有一个案例：这是偶然性的，我们在某一个风场发现高次谐波11次-19次，瞬时突变增大，最高含量可以达到20%，造成风场内部电网谐振，风机脱网，严重情况下导致风机电气设备损坏。

解决方案：通过整定现场两台双馈变流器的相关参数集采用禾望智能控制软件，成功解决该问题。

电网适应性困扰的总结：长久来讲电网适应性问题是比低电压穿越问题更加突出和严峻的问题。深圳禾望电气始终保持高强度研发投入，保证40%研发员工比例，保证技术领先和持续创新。

我们给国家电科院提供了两台测试风电并网测试系统的设备。