新能源主动支撑系统建设在风电场的应用

新能源主动支撑系统建设在风电场的应用

华电山东乳山新能源有限公司 266109

摘要:新能源主动支撑系统在风电场中的应用主要包括建立智能监控系统、数据处理与分析以及自动调整输出功率。智能监控系统能够实时监测电网的运行状态，通过采集数据进行准确测量和记录。数据处理模块则利用智能算法对采集的数据进行处理和分析，评估电网的稳定性，并提供解决方案和优化措施。向能量管理系统发送调整指令调整输出功率是根据数据处理中心的分析结果，通过降低或增加风电场的输出功率来平衡电网供需关系，确保电网稳定运行。这些应用能提高风电场的可靠性和安全性，优化电网的运行效率和产能。

关键词：新能源主动支撑系统；风电场；稳定性；发电效率；关键技术

引言

随着全球能源需求的不断增长和对环境保护的关注，清洁能源的发展变得越来越重要。风能作为一种无污染、可再生的能源形式之一，被广泛应用于风电场中。然而，由于风能的不稳定性和间歇性，风电场在供电稳定性和发电效率方面面临着一些挑战。为了克服这些问题，新能源主动支撑系统应运而生。该系统可以通过各种技术手段主动调节风电场的运行状态，提高发电效率和稳定性。因此，研究新能源主动支撑系统在风电场中的应用具有重要意义。

1.新能源主动支撑系统建设的概念

新能源主动支撑系统是一种基于智能算法的能源管理系统，其主要功能是通过实时监测和分析电网的运行状态，通过新能源快速功率控制装置自动调整新能源发电的输出功率，以确保电网的稳定运行。该系统的基本原理是利用智能算法对电网的频率、电压、功率等参数进行实时监测和数据分析，并根据电网的运行状态自动调整新能源发电的输出功率。

随着新能源比例的不断增加，电网面临着更大的挑战。由于新能源发电的不稳定性和波动性，对电网的稳定性和供电质量提出了更高的要求。传统的电网调度无法适应这种新能源特点，因此引入新能源主动支撑系统成为一种解决方案。新能源主动支撑系统的工作原理是通过新能源快速功率控制装置所写入的智能算法对电网运行状态进行实时监测，并分析电网的频率、电压、功率等参数。系统将根据这些实时数据，结合预设的调度策略和优化算法，自动调整新能源发电的输出功率。系统可以根据电网的实际需求，调节新能源发电的容量和输出功率，以达到电网的稳定运行。

智能算法在新能源主动支撑系统中扮演了关键角色。这些算法能够根据电网的运行状态和预设的目标定值，自动调整新能源发电的输出功率，使得新能源发电与电网之间实现更好的协调和平衡。新能源主动支撑系统的应用可以有效地解决新能源发电的波动性带来的电网不稳定问题。通过实时监测和数据分析，系统能够快速响应电网的变化，调节新能源发电的功率输出，保持电网的频率、电压和功率在安全范围内。这样不仅提高了新能源的利用效率，还优化了电网供电质量。

2.风电场中存在的问题和挑战

风电场作为一种重要的新能源发电形式，面临着一些问题和挑战。风能是一种不稳定的能源资源，其强度和方向存在较大的变化。这导致了风电场在能量产出和稳定性方面存在困难。当风速过低或过高时，风机的发电效率会受到影响甚至无法正常工作。此外，风能的不稳定性还导致了供电波动性，给电网的稳定性带来挑战。风电场具有分散布局和较远距离与用电负荷之间的距离，这导致了电力输送的困难。此外，由于风电场的不稳定性，电力系统需要具备一定的储能能力来平衡供需矛盾。除了上述问题，风电场还面临着土地资源利用、环境影响、设备寿命和维护等方面的挑战。由于风电机组的规模较大，风电场需要占用大量土地资源，因此土地利用规划和环境影响评估是关键问题。此外，长期运行下的设备老化、维护成本和技术更新等问题也需要解决。

3.新能源主动支撑系统在风电场中的应用

3.1新能源快速功率控制系统

新能源快速功率控制系统是新能源主动支撑系统在风电场中的关键组成部分。通过建立智能监控系统，可以实现对电网运行状态的实时监测和预警，以提高风电场的可靠性和安全性。在风电场并网点布置传感器和监控设备，用于采集电网的频率、电压、功率等参数。智能监控系统拥有强大的计算和分析能力，可以对采集到的数据进行准确的测量和记录。系统会实时监视电网的运行情况，如频率和电压是否处于正常范围内，以及风电场的输出功率是否稳定。同时，系统还会分析历史数据和趋势，以识别潜在的问题和过载风险。当发现电网存在异常情况时，如频率偏离标准范围、电压波动较大等，会立即发出动作信号。这些信号由装置通过算法自行处理后将自动的控制场站各个环节进行调控配合以促使采取相应措施，从而保护电网和风电场设备的安全运行。例如，操作员可以根据系统提示进行调节，以减少风电机组的输出功率，以稳定电网频率；或者系统与智能控制设备直接进行通信，自动调整风电机组的输出功率来匹配电网需求。

3.2数据处理与分析

数据处理与分析是新能源主动支撑系统在风电场中的关键环节。通过对采集到的大量数据进行处理和分析，可以评估电网的稳定性，并提供相应的解决方案和优化措施。数据处理中心接收到从智能监控系统采集的数据。这些数据可以包括发电量、负荷、频率、电压等多个参数。数据处理中心通过高速数据传输系统，实现对数据的快速传输和存储，以确保数据的及时性和可靠性。接下来，数据处理中心使用智能算法对采集到的数据进行处理和分析。其中，统计分析是一个重要手段，用于对数据进行汇总、分类和比较。通过统计分析，可以了解电网运行状况的历史趋势和当前状态，发现潜在的问题和隐患。基于这些预测结果，可以制定相应的调度策略，以提高电网的运行效率和产能。根据数据处理中心的分析结果，可以对风电场的运行进行优化。例如，指令下发后能量管理平台通过调整风机的转速或变桨角度，可以实现对风电场输出功率的精确控制，以平衡电网的供需关系。

3.3自动调整输出功率

当电网频率过高或过低时，系统会根据数据处理中心的分析结果自动调整风电场的输出功率。频率是电网运行状态的重要指标，当电网频率偏离正常范围时，表示电网供需关系出现问题。此时，系统会采取相应的控制策略，通过调整风电机组的输出功率来平衡电网的负荷需求，以使电网频率恢复到正常范围内。具体操作可以由快速功率控制系统向能量管理系统下令，通过控制变桨角度、变频器控制等方式实现。类似地，当电网电压过高或过低时，新能源主动支撑系统也会自动调整风电场的输出电压。电压是电网运行的另一个重要指标，电压异常波动可能会影响电网设备的正常运行。为了保护电网设备的安全性，系统会通过调整风电机组、无功补偿的输出电压来适应电网变化。通过自动调整输出功率，新能源主动支撑系统可以降低电网的负荷波动风险，保持电网的稳定性和可靠性。系统可以实时监测电网运行状态，通过与数据处理模块的通信，快速响应并调整风电场的输出。这种自动化调控的方法可以提高风电场在电网运行中的灵活性和适应性，并有效减少对传统调峰发电设备的依赖。

结束语

新能源主动支撑系统在风电场中的应用为清洁能源产业的发展带来了重要的推动力。通过实时监测、预测和调节，系统能够最大限度地利用风能资源稳定电网频率及电压，可以大幅提高风电场的可靠性和运行效率。

参考文献

[1]李成,张婕,石轲等.面向风电场的主动支撑电网型分散式储能控制策略与优化配置[J].中国电力,2023,56(12):238-247.

[2]苏田宇,梁恺.以科技创新强化新能源主动支撑技术研究[J].华北电业,2023,(09):12-13.

[3]许逸航.新能源经柔直送出系统受端自同步主动支撑技术[D].山东大学,2023.