风电场大兆瓦机组并网运行稳定性分析与管控实践

期刊: 环球科学 DOI: PDF下载

乔伟、张增、汪海波

国华巴彦淖尔(乌拉特中旗)风电有限公司 内蒙古巴彦淖尔市 015000

摘要

随着全球能源结构的转型和清洁能源的大力发展,风电作为一种可再生、清洁的能源形式,在全球范围内得到了广泛的应用。风电场的建设和运营对于推动能源结构优化、减少环境污染、实现可持续发展具有重要意义。然而,随着风电场规模的不断扩大和机组容量的不断增加,风电场大兆瓦机组并网运行的稳定性问题也日益凸显。因此,对风电场大兆瓦机组并网运行稳定性进行分析,并探索有效的管控实践,对于提高风电场的运行效率和安全性具有重要意义。


关键词

风电场大兆瓦机组;并网运行稳定性分析;管控实践;

正文


1.风电场大兆瓦机组并网的特点

1.1并网过程复杂

风电场大兆瓦机组并网涉及到风电机组与电力系统的协调控制,以及电网侧的稳定运行等多个方面。并网过程中需要考虑电网电压、频率、相位等多个因素,确保风电机组能够顺利接入电网并稳定运行。此外,风电场规模的不断扩大和机组容量的增加,使得并网过程更加复杂,对并网控制策略的要求也更高。

1.2运行环境多变

风电场运行环境多变,风电机组常常受到风速、风向、温度等多种因素的影响,导致机组运行状态的不稳定。同时,电网侧的负荷变化、故障发生等因素也会对风电场大兆瓦机组并网运行的稳定性产生影响。因此,风电场大兆瓦机组并网运行需要具备较强的适应性和稳定性,以应对各种复杂多变的运行环境。

1.3安全性要求高

风电场大兆瓦机组并网运行涉及到电力系统的安全稳定运行,一旦出现故障或事故,可能会对电网造成严重的冲击和影响。因此,风电场大兆瓦机组并网运行需要具备高度的安全性,确保机组在并网过程中不会对电网造成危害,并且在运行过程中能够及时监测和处理各种故障和异常情况,确保风电场的安全稳定运行。

 

2.风电场大兆瓦机组并网运行稳定性分析重要性

首先,风电场大兆瓦机组并网运行的稳定性分析对于风电场的安全运行至关重要。风电场在运行过程中,面临着诸如风速波动、电网故障、设备老化等各种不确定因素,这些因素都可能对风电场的稳定性造成威胁。通过对风电场大兆瓦机组并网运行的稳定性进行深入分析,可以及时识别出这些潜在的运行风险和问题,从而采取相应的措施进行预防和控制,确保风电场的安全稳定运行。

其次,稳定性分析为风电场的设计、建设和运营管理提供了重要指导。在设计阶段,通过对风电场大兆瓦机组并网运行的稳定性进行分析,可以优化风电场的布局和设备选型,提高风电场的发电效率和稳定性。在建设阶段,稳定性分析可以帮助选择合适的施工方法和技术,确保风电场建设过程中的质量和安全。在运营阶段,稳定性分析可以为风电场的运营管理提供科学依据,帮助制定合理的运行策略和维护计划,提高风电场的运行效率和可靠性。

此外,稳定性分析还能促进风电场的技术进步和产业升级。通过对风电场大兆瓦机组并网运行的稳定性进行深入分析,可以发现风电场运行过程中的技术瓶颈和问题,从而推动相关技术的研发和创新。同时,稳定性分析还可以为风电行业的政策制定和规划提供重要参考,推动风电行业的可持续发展和产业升级。

 

3.稳定性分析的方法

首先,时域仿真是一种基于实际运行数据的分析方法,它能够模拟风电场在不同运行环境下的动态响应过程。这种方法通过构建风电场的数学模型,利用实际运行数据作为输入,模拟风电场在不同风速、风向、温度等条件下的运行状况。通过时域仿真,可以评估风电场大兆瓦机组并网运行时的动态性能,包括机组的启动、停止、加速和减速等过程,以及机组之间的协调性和稳定性。这种方法可以提供详细的运行数据,帮助工程师们了解风电场的实际运行情况,并优化风电场的控制策略。

其次,频域分析是一种通过对风电场运行信号的频谱特性进行分析的方法。在风电场运行过程中,机组会产生振动和噪声等信号,这些信号中蕴含着机组运行状态的重要信息。通过频域分析,可以提取这些信号的频率特征,进一步揭示风电场大兆瓦机组并网运行的振动、噪声等问题。例如,通过频谱分析,可以确定机组振动的频率和振幅,从而判断机组是否存在异常振动或故障。此外,频域分析还可以用于评估风电场对环境的影响,例如风电场产生的噪声对周围居民的影响等。

最后,模态分析是一种通过对风电场大兆瓦机组的结构和动态特性进行分析的方法。模态分析可以帮助了解风电场机组的固有频率、阻尼比和模态形状等参数,这些参数对于评估风电场在各种运行工况下的稳定性和可靠性至关重要。通过模态分析,可以发现机组结构中的薄弱环节和潜在故障点,为风电场的维护和管理提供重要依据。此外,模态分析还可以用于风电场机组的优化设计,提高机组的运行效率和稳定性。

 

4.风电场大兆瓦机组并网运行的管控实践

4.1日常运维管理

运维管理涵盖了多个重要环节,其中设备检查、维护、保养是不可或缺的一部分。通过定期的设备检查,运维团队能够及时发现潜在的安全隐患和故障,从而采取相应的措施进行处理,避免故障扩大或对其他机组造成影响。

设备检查不仅仅是对机组外观的检查,更包括对机组内部重要部件的详细检查。比如,对于风力发电机的叶片,运维人员需要检查其表面是否有裂纹、磨损等损伤,以及叶片的平衡状态是否正常。对于发电机本身,运维人员需要检查其内部绕组、轴承等关键部件的运行状态,以确保其正常运转。

除了设备检查外,对机组运行状态的实时监控也是日常运维管理的重要组成部分。通过安装先进的监控系统和传感器,运维人员可以实时获取机组运行的各种参数,如转速、功率、温度等。一旦机组出现异常情况,监控系统会立即发出警报,为运维人员提供故障预警和快速响应的支撑。

在实际运维工作中,运维人员还需要根据机组运行的实际情况,制定相应的维护计划。比如,对于经常出现故障的部件,运维人员需要增加检查频次,甚至提前更换部件,以避免故障的发生。同时,对于机组运行中出现的异常情况,运维人员需要及时记录并进行分析,以找出根本原因,并采取有效的措施进行改进。

此外,为了提高运维效率和质量,风电场还需要建立完善的运维管理制度和流程。这包括制定详细的运维操作手册、建立故障处理流程、制定应急预案等。通过制度化管理,可以确保运维工作的规范化和标准化,提高运维团队的工作效率和质量。

4.2故障处理机制

故障诊断是风电场故障处理机制的核心部分。通过先进的监测设备和专业的分析工具,可以实时监测风电场各部件的运行状态,及时发现异常信号。当检测到异常情况时,系统能够自动或人工触发故障诊断程序,运用智能算法和专家知识库,对故障类型、原因和严重程度进行快速准确的分析和判断。这一过程对于迅速定位故障点、制定修复方案至关重要。

故障定位则是将故障诊断的结果具体化,通过精准的定位技术,确定故障发生的具体位置。这通常需要结合风电场的实际情况,利用地理信息系统、传感器网络等先进技术,对风电场内的各个设备和部件进行精确监测和定位。通过故障定位,可以迅速找到故障源头,为修复工作提供明确的指导。

在故障修复环节,风电场需要配备专业的维修团队和必要的维修工具。根据故障诊断和定位的结果,维修团队可以快速制定修复方案,并采取有效的措施对故障进行修复。同时,维修过程中需要严格遵守安全操作规程,确保修复工作的顺利进行。修复完成后,还需要对修复效果进行验证和测试,确保风电场能够恢复正常运行。

此外,对故障修复过程的记录和分析也是故障处理机制中不可或缺的一环。通过对故障修复过程的详细记录,可以为后续的故障预防和处理提供宝贵的经验和借鉴。同时,通过对故障数据的统计和分析,可以深入了解风电场设备的运行状况和维护需求,为风电场的运维管理提供决策支持。

4.3优化调度策略

优化调度策略通过合理安排机组的启停、加减载等操作,使风电场能够充分应对风速、风向、温度等自然条件的不断变化。在风速较高时,通过适时增加机组的加载量,可以提高风电场的发电效率;而在风速较低时,则可以通过减少加载量或适时停运部分机组,保证风电场的稳定运行。这种灵活多变的调度方式,使得风电场能够在各种天气条件下保持较高的发电效率。

此外,优化调度策略还需考虑电网侧的负荷变化和故障发生等因素。风电场与电网之间的协调运行是确保电力系统稳定运行的关键。通过优化调度策略,风电场可以根据电网的负荷需求,调整机组的出力,以满足电网的用电需求。同时,在电网发生故障时,风电场可以通过调整机组的运行状态,为电网提供必要的支撑,帮助电网尽快恢复正常运行。

4.4人员培训和管理

首先,风电场运行管理涉及众多复杂的技术和流程。人员需要具备扎实的专业知识、丰富的实践经验和敏锐的安全意识,才能应对各种复杂多变的运行环境。通过定期的培训和学习,可以帮助人员不断提升自身的专业技能和安全意识。这包括对新技术的掌握、对故障的快速识别和处理、对安全规程的严格遵守等。这样,当面对突发状况时,人员能够迅速、准确地做出反应,保障风电场的稳定运行。

其次,人员管理不仅关乎个体技能的提升,更涉及到整个团队的协作和效率。通过对人员进行科学的管理和考核,可以确保各项运维工作的有效执行。这包括明确的工作职责、合理的人员配置、高效的沟通机制等。同时,通过激励机制的建立和完善,还可以激发人员的积极性和创造力,推动风电场运行管理的不断创新和发展。

 

结语:

风电场大兆瓦机组并网运行稳定性问题是风电场运营过程中的重要问题之一。通过对风电场大兆瓦机组并网运行稳定性进行分析,并采取相应的管控实践,可以有效提高风电场的运行效率和安全性。未来,随着风电技术的不断发展和风电场规模的不断扩大,风电场大兆瓦机组并网运行稳定性问题将更加突出。因此,需要进一步加强风电场运行管理、设备维护、数据监测等方面的工作,以确保风电场的稳定运行和可持续发展。

 

参考文献:

[1] 张友鹏,李萌,高锋阳,等.直驱型机组风电场并网静态电压稳定性研究[J].电源技术.2013,(5).

[2] 蔺红,晁勤.并网型直驱式永磁同步风力发电系统暂态特性仿真分析[J].电力自动化设备.2010,(11).

[3] 辛博然.变速恒频风电机组并网运行的暂态稳定性分析[J].建筑工程技术与设计201822).

 

作者简介:

[1]乔伟,身份证号:152827199007182118

[2]张增,身份证号:15280119870616333X

[3]汪海波,身份证号:150202198703070930

 


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