风力发电场的电气设备

每台发电机组的顶部机仓配备有一个涡轮发电机，前端是可调整角度的风叶，系统可根据不同的风力状况来调整风叶的倾斜角度，风叶一般的转速为10～15转/分，通过变速箱可调节到1500转/分的转速驱动发电机。在机舱里同时也配置一台工业 PLC用于控制及相关数据采集，通过PLC采集风速、风向、转速、发电有功功率及无功功率等相关数据，并通过采集的数据对发电机进行实时控制。1377-443-0992陆上在风机塔底端还设置箱变负责升压和汇流，根据功率和地理条件，多台风机一次升压后并联汇流接入升压变电站，通过升压变压器进一步提升电压后并入大电网为电网输送电能。

风力发电场的电气接线示意图如图1所示。风机发出的电压一般为0.69kV，经过箱变升压为10kV或者35kV，多台并联汇流后接入升压变电站的低压侧母线，再次经过主变压器升压至110kV或者更高电压等级后接入电网。不同于陆上风电，海上风电由于环境恶劣（高湿度、高盐密度），用于一次升压的干式变压器集成在风机的机仓内，这样既解决了整个机组的占地面积问题，又避免了将变压器安装在较低位置所带来的防护困难问题。

图1 风力发电场电气接线示意图

风力发电场的保护和测控设备

风力发电场从风机发电-升压箱变-汇流-升压站中压母线--主变压器-升压站高压母线--高压出线--电网并网1377-443-0992中间需要经过两次升压后并入电网，电气设备的数量和种类比较多，任意环节出现故障都会影响风力发电场的正常运行。因此需要在风力发电场的各个环节设置保护和测控装置，监测风电场的运行状态。图2为风力发电场的保护和测控装置配置示意图。

图2 风力发电场保护测控装置配置图

箱变测控装置

在陆上风力发电场为降低线路损耗，一般在风机旁配置0.69/35(10)kV箱式升压站。风电场各风机间距达数百米，离集控室较远；升压变均处于空旷的野外，自然环境比较恶劣，不方便人工巡视，使得箱变测控成为风电场的监控难点。箱变测控装置是风电场监控系统的核心部分，对箱变实现智能化管理。箱变测控装置能够对风电箱变进行保护和远程监控，实现“遥信、遥测、遥控、遥调”功能，大大提高风电场的运维效率。

图3 风力发电场箱变测控装置

AM6-PWC箱变保护测控装置针对风电及光伏升压变不同要求的集保护、测控、通讯一体化装置，1377-443-0992其功能配置如下表所示。

低压侧线路和母线保护测控

多台风机经过*一次升压为35(10)kV后并联为一个回路接入升压变电站低压侧母线，当风电场风机数量比较多时，汇入升压变电站低压侧母线的线路也比较多。为了实现监测，线路配置线路保护装置、多功能测控仪表、电能质量监测装置、无线测温装置，实现对线路电气保护、测量以及温度的实时监测，低压侧母线设置弧光保护装置

主变压器保护测控

风机发电在低压侧母线汇流后经过主变压器升压至110kV并入电网。主变压器配置差动保护、高后备保护1377-443-0992、低后备保护、非电量保护、测控装置及变压器温控、档位变送器，实现对主变压器的保护测控功能，集中组屏安装。

高压线路保护测控

风力发电场发出的电能经过两次升压至110kV后并入电网，110kV线路配置光纤纵差保护、距离保护、防孤岛保护、测控装置等。

风力发电场监控系统

风力发电场监控平台实现对风电场的运行状态和风机的实时数据进行监测、控制和管理，提高风电场的可靠性和运行效率，1377-443-0992降低维护成本，实现智能化管理。

风力发电场占地面积比较大，设备分散，系统对数据通讯可靠性和实时性要求比较高。在具备条件的情况下采用光纤冗余环网进行数据采集和通讯，也可以采用LORA无线方式进行数据传输。

图4 风力发电场监控系统图

风机机组PLC和箱变测控装置数据通过光纤环网上传至控制室数据服务器，升压站综合自动化系统数据通过以太网上传数据服务器，1377-443-0992多功能仪表、无线测温、温度变送器、档位变送器、直流系统以及其它智能设备接入通讯管理机上传数据服务器，如图4所示。

图5 风力发电场监控界面

风场监控

对整个风电场风机的基本参数（包括风速，功率，转速等）的综合展示，并且可通过远程控制单个或多个风机的启停，实现对每个风机的日发电量，月发电量，年发电量的监控，便于实时监视风机的运行状况。

机组监控

对机组内的各个控制模块的参数以及控制状态的监控，模块包括：变桨，偏航，齿轮箱，发电机，液压站，机舱，变流器，电网，安全链，转矩，主轴，塔基，测风仪等。实现对每个模块的参数、故障及趋势图的综合展示。

实时数据显示

风电场内的风机、变电站等设备都配备传感器和监测设备，能够实时采集设备的运行电气数据、温度、振动等参数，异常时及时预警1377-443-0992。

功率管理

对有功参数和无功参数的展示、有功与无功的控制调节等功能，切实可行的降低企业的运营成本，为实现节能减排的目标提供数据支撑。

生产报表

对风电量、风场性能指标、机组性能等重要参数进行报表功能的显示和，支持按照时间维度（日、月、年）统计各风电场设备的运行情况1377-443-0992。按日、月、年的查询方式，对重要参数进行分类分项统计，并生成报表。

统计分析

支持多种统计分析功能，充分挖掘数据潜在价值，提供节能优化方案，为管理者提供决策依据，切实可行的提高企业的管理水平，并且实现节能减排、科学生产的目标。分析方式包括：故障统计，功率曲线，可利用率统计，风玫瑰图，风速功率报表，月日利用率以及停机时间统计等。

背景与需求

随着全球能源危机、用能增加以及新能源技术的增加，新能源发电越来越广，并逐步形成新型能源与电力市场，1377-443-0992但新能源的能量密度普遍偏低，进行大功率发电还需要挑选适合的位置场地，因此属于间歇式电源。而微电网技术的提出，为高效利用这些新能源电力提供了重要的技术方向。

政策持续加码微电网扬帆成长

政策环境：政策大力推动，制度标准持续完善

2015年7月国家能源局印发《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》

2017年7月能源局发布《推进并网型微电网建设试行办法》

2018年2月国家标准《微电网接入配电网测试规范》

2021年9月国务院《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》

明确以消纳可再生能源为主体的增量配电网、微电网和分布式电源的市场主体地位。

成本趋势：技术进步促成本持续下行，装机动能增强

据Bloomberg数据，预测到2025年光伏组件有望降至0.15美元/W，降幅达37%；

锂电池价格到2024年将降至94美元/kWh，2030年将降至62美元/kWh，电化学储能成本持续下降推动微电网经济性持续提升。

发展意义：助力分布式新能源末端消纳，保障能源安全

2022年3月发改委与能源局印发《“十四五”现代能源体系规划》指出积极发展以消纳新能源为主的智能微电网，1377-443-0992实现与大电网兼容互补，保障国家能源安全。

2022年7月住建部和发改委印发的《“十四五”全国城市基础设施建设规划》指出有序推进主动配电网、微电网、交直流混合电网应用，推动供电服务向“供电+能效服务”延伸拓展。

3.微电网定义

4.微电网能量管理系统

安科瑞微电网系统解决方案，通过在企业内部的源、网、荷、储、充的各个关键节点安装安科瑞自主研发的各类监测、分析、保护、治理装置；通过先进的控制、计量、通信等技术，将分布式电源、1377-443-0992储能系统、可控负荷、电动汽车、电能路由器聚合在一起；平台根据新的电网价格、用电负荷、电网调度指令等情况，灵活调整微电网控制策略并下发给储能、充电桩、逆变器等系统与设备，保证企业微电网始终安全、可靠、节约、高效、经济、低碳的运行。

Acrel-2000MG微电网能量管理系统能够对微电网的源、网、荷、储能系统、充电负荷进行实时监控、诊断告警、全景分析、有序管理和控制，满足微电网运行监视全面化、安全分析智能化、调整控制前瞻化、全景分析动态化的需求，完成不同目标下光储充资源之间的灵活互动与经济优化运行，实现能源效益、经济效益和环境效益大化。

主要功能：实时监测；能耗分析；智能预测；协调控制；经济调度；需求响应。

系统特点：平滑功率输出，提升绿电使用率；削峰填谷、谷电利用，提高经济性；降低充电设备对局部电网的冲击；降低站内配电变压器容量；实现源荷高匹配效能。

5.控制策略

a.有序充电

在变压器容量范围内进行充电，如果充电功率接近变压容量限值，优先控制光伏大功率输出或储能进行放电，如果光储仍不满足充电需求，则进行降功率运行，直至切除部分充电桩（改变充电行为），1377-443-0992对于充电桩的切除按照后充先切，先来后切的方式进行有序的充电。（有些是以充电时间与充电功率为控制变量，以充电费用或者峰谷差小为目标）

b.经济优化调度

对发电用进行预测，结合分时电价，以用电成本少为目标进行策略制定

c.平抑波动

根据负荷的用电功率变化，进行充放电的控制，如功率变化率大于某个设定值，进行放电，主要用于降低电网冲击

d.力调控制

跟踪关口功率因数，1377-443-0992控制储能PCS连续调节无功功率输出

e.电池维护策略

定期对电池进行一次DOD深充深放循环；通过系统下发指令，更改BMS的充满和放空保护限值，以满足DOD充放，系统按照正常调度策略运行

f.热管理策略

基于电池的高温度，控制多台空调的启停

核心功能

多种协议:支持多种规约协议，包括：Modbus TCP/RTU、DL/T645-07/97、IEC60870-5-101/103/104、MQTT、CDT、第三方协议定制等。

多种通讯方式:支持多种通信方式：串口、网口、WIFI、4G。

通信管理:提供通信通道配置、通信参数设定、通信运行监视和管理等。提供规约调试的工具，可监视收发原码、报文解析、通道状态等。

智能策略:系统支持自定义控制策略，如削峰填谷、需量控制、动态扩容、后备电源、平抑波动、1377-443-0992有序充电、逆功率保护等策略，保障用户的经济性与安全性。

全量监控:覆盖传统EMS盲区，可接入多种协议和不同厂家设备实现统一监制，实现环境、安防、消防、视频监控、电能质量、计量、继电保护等多系统和设备的全量接入。

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