风电场综合厂用电率偏高分析及改进

风电场综合厂用电率偏高分析及改进

兰振波

内蒙古华电辉腾锡勒风力发电有限公司 内蒙古 呼和浩特市 010000

摘要：在落实“碳达峰、碳中和”目标的大背景下，风电的开发利用必然会更加受到重视。本文主要对风电场综合厂用电率偏高分析及改进进行论述，详情如下。

关键词：风电场；综合厂；用电率；分析

引言

风电场综合厂用电率（以下简称厂用电率）是风电场一项重要的经营运行指标。降低风电场生产运行的电能损耗和综合厂用电率，在当下节能减排的大环境下，综合厂用电率的降低对风电场可持续发展有着重大意义。风电场在保证安全生产的前提下，适当采取一些措施降低综合厂用电率，提高风电场的经济效益。

1风电场综合厂用电率偏高分析

变压器的损耗=空载损耗+负载损耗，即变压器的铁损+变压器的铜损。电压升高，变压器的铁损会增加；电流升高，变压器的铜损会增加。电力电缆的损耗主要表现为热效应，在空载情况下，电流微弱，损耗基本可以忽略。在满载条件下且电缆长度不是足够长，可忽略分布电容，采用理想纯电阻电路模型计算电力电缆损耗。

2风电场综合厂用电率优化措施

2.1考虑调压裕度的风电场无功电压控制策略

以风力发电为代表的可再生能源取得了迅猛发展，然而大规模风电并网也给系统的安全稳定运行带来了不良影响。当风电场受到风速波动影响时，线路无功损耗加大，存在并网电压越限风险，进而危害电力系统安全。并网电压的稳定性与风电场的无功控制有密切关联，目前国内外研究主要从风电场无功控制策略设计与系统无功补偿配置两个方面进行。风电场无功整定层与风电机组无功分配层结合的控制结构，能够根据并网点无功需求值，考虑调压裕度，控制风电机组与无功补偿装置协调进行无功补偿，并按照无功容量比例算法，将补偿量分配给所有风电机组，提高了无功电压控制的灵活性，有效提升了系统运行的稳定性。风电机组采用自适应下垂控制与减载控制方法，可在不同运行情况下判断风电场内各机组的运行状态，合理调整机组功率，最大程度利用了风电机组的无功输出能力，为电网提供无功支持的同时减少了无功补偿装置的投入，满足经济性的要求。

2.2基于改进PSO⁃DE融合算法的风电场储能容量优化配置

风电场配置不同容量的储能设备，其投资成本和风电功率平抑效果会产生较大差异，储能蓄电池容量越大，投资成本越大，但风电功率平抑效果越好，风电场弃风率越小，反之，投资成本越小，风电场弃风率越大。因此为了获得更大的经济效益，应使二者平衡。综合考虑考虑蓄电池投资成本和风电场弃风率，分别建立相应的目标函数。PSO⁃DE融合算法是结合粒子群算法和差分进化算法寻优特点提出的一种优化算法。PSO算法和DE算法虽然都能完成寻优，但两种算法的个体生成过程不同，PSO⁃DE融合算法能够使两个种群中的信息更好地交流，在迭代过程中始终选择两个种群的整体极值进入下一代，避免单一算法在寻优过程中陷入局部最优。

2.3大型风电场尾流效应的耦合求解方法

风电场空间尺度的增加显著改变了风能的输运机制，为风电场尾流损失评估带来了挑战。风电场尺度较大时，传统风力机尾流模型忽略了风电场和大气边界层的垂向交互作用，导致其无法准确评估大型风电场的尾流损失。针对该问题，选取传统的Jensen尾流模型与最新提出的风电场边界层模型进行耦合，建立了大型风电场尾流效应的耦合求解方法。选取丹麦HornsRev风电场和青海锡铁山矿区风电场群测试数据对所提方法进行了验证。在场内尾流效应评估中，本文方法较现有方法显著提升，更准确地获取了机组功率随流向的变化。在场群间尾流效应评估中，准确预测了风电场群建设前后风资源的变化，相比传统尾流模型叠加方法，预测误差减小了50%。尾流评估是风电场微观选址的核心内容之一，该方法有望为中国风电场大型化、集群化开发提供重要参考。

2.4基于聚类分区的风电场无功电压优化控制策略

近年来，随着能源环境问题的凸显，新能源发电的推广迫在眉睫。作为新能源发电的主要组成之一的风电入网比例不断提高，风电并网对电压的影响已经不容忽视。其中，风电场并网的无功电压控制问题是学者研究的热点。大型风电场因安装所在地地形、地势原因而导致空间跨度广、风速差异大且场内集电线路较长，若不进行无功补偿，在某些外部扰动下，可能会存在部分机组机端电压越限的现象，从而影响系统安全运行。因此，风电场并网时对无功电压的协调控制成为一个研究热点。风电场AVC系统接收到电网下发的电压指标，根据监测到的并网点电压与无功出力信息，计算风电场的无功需求;同时根据历史有功出力数据对风电场机组进行FCM聚类分析，得到风电场的分区结果。将风电场无功剩余容量与无功需求进行对比，对不同情况采用不同控制策略，利用改进二阶振荡粒子群算法求解各区最优无功补偿方案或直接进行等裕度分配，协调风电场内无功设备出力，实现无功电压的协调控制。

2.5全面开展安全检查

风电场运行过程中安全风险隐患比较多，这就应在风电场运行过程中精准实施安全标准化管理，通过安全标准化模式和具体管理对风电场运行展开有效检查，精准识别风电场各类安全隐患问题，并在妥善处理各项安全隐患问题的状况下将风电场安全水平和运行管控效果提升到一定高度。精准实施安全标准化可以降低风电场运行安全检查难度，及时发现风电场现场和风力发电设备在实际运行过程中出现的隐患问题，做好风电场运行过程中安全检查及其关联信息归纳收集工作，保证风电场运行安全检查的全面性和隐藏风险问题综合处理效果。目前应用在风电场运行中的安全检查方式有全面安全检查、专项安全检查、季节安全检查和节假日安全检查这几种，这就应在全面贯彻安全标准化状况下选择适当安全检查方式，借此推进风电场管理安全检查稳步实施。

结语

当然也应根据风电场运行安全管理要求对安全标准化的实施进行分析，保证安全标准化贯穿力度，从而为风电场运行安全管理良性开展奠定坚实基础。

参考文献

[1]王哲峰，王珊珊．降低风电场综合厂用电率的探讨[J]．内蒙古经济与科技，2012(3)．

[2]张卫东．风力发电场综合厂用电率分析[J]．科技与展望，2016(15)．

[3]赵宇峰．风电场综合场用电率的研究[J]．勘测设计与电力，2016：77-80．

[4]李龙源, 付瑞清, 吕晓琴, 等. 接入弱电网的同型机直驱风电场单机等值建模[J]. 电工技术学报，2022: 1-14．