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清洁发电生产监控和优化

时间:[2012-03-27 ] 信息来源:

王成立 国家核电技术公司电力规划设计研究院 副院长

当前清洁发电生产中,风力发电的生产监控系统主要是风电机组监控系统承担着风级的监控自动调节。主控系统实现了自动启动和自动并网等重要的控制保护功能。站内升压站监控系统,是利用计算机数字化和信息化技术,完成从升压站远程调动控制到单个点和多个点的操作处理。远程信息管理系统,主要是对分布在不同地区的风电厂风力发电机组和厂内的升压站设备运行情况以及生产运行数据进行时时的采集和监控,使风电公司监控中心能够及时准确的了解到各风电厂的生产运行情况,实现风电厂少人或者无人值班。

太阳能光伏并网电站的生产监控系统主要是一套生产监控系统,实现对太阳能电池组件的控制。生物质发电的生产监控系统是由分散控制系统来实现对全厂各工艺系统和设备的监测控制,作为全厂的集中监控中心。

目前,在风力发电方面,主要有三方面问题,一是在大型风电厂中,风电机组和监控系统不兼容的问题。二是风电对电网的影响,从局部配电网扩大到了主网,比较小的故障可能引发电网比较大的波动,造成了大面积的风电机组脱网,导致地区电网瓦解甚至扩大为大面积的停电事故。三是目前整个风电机组基本运行在出力不调节的方式上。

太阳能光伏并网发电方面同样有三个问题,一是并网逆变器,不同厂家产品在建立远程监控信息系统方面实现统一的维护和管理有比较大的困难。二是太阳能光伏并网属于能量密度低,稳定相对比较差,受自然条件影响大的系统,对电网的安全稳定经济运行以及电网的供应质量都会造成一定的冲击。三是并网逆变器可靠运行的性能问题。由于并网逆变器使用地区相对偏僻或者对逆变器的维护比较困难,为了提高光伏发电的整体性能,保证电站长期稳定的运行,所以要保证逆变器的长期可靠性。

在生物质发电方面主要是两个问题,其中,料仓的问题是最主要问题。 第二个问题是机组在停机保护系统设计上,与我们现有的火电机组保护规范要求有比较大的不同,一是压力是靠设置压力变送器而不是压力开关的形式,还有一个是在锅炉燃料跳闸后要关闭,考虑到燃料不会出现事故,再次启动锅炉燃料会再次利用,是有利于提高燃料的利用率,这和火电有比较大的不同。

针对以上问题,我们提出了一些解决方案。风力发电方面,一是采用统一和开放的通讯协议来实现不同风厂,不同厂家和型号风机之间的方便互联,针对我们当前风机控制系统多系统并存的情况,将OPC技术应用风电厂监控系统当中,从根本上解决不同型号风机设备之间的通讯问题,实现风电厂当中风机控制系统和电气控制系统之间的无缝连接,解决风电厂多系统互联问题,提高我们的信息化的管理水平。

对于风电低电压穿越能力问题,在相关规定里面要求所有的并网发电机组都得具备低电压穿越能力,同时要求对投运风电机组进行全面改造。对新建风电机组增加此项要求,当系统电网发生故障的时候,在系统电压跌落至原电压的20%的时候,要求风电机组在625毫秒内不脱网,在625毫秒以后,系统电压回升到原来的90%的时候,机组就可以从电网解放出来了。另外一个规定是风电厂监控系统要具备有功功率装置和动态无功补偿功能。

对于太阳能并网发电,我们提出了两个方案,一是研究开发统一的监控平台,能够对不同厂商、不同类别、不同型号的逆变器和其他设备进行统一的管理和协调,实现对光伏电站完整统一的实施监测和控制。二是借鉴其他分布式电源及并网方面的研究成果,同时结合其他监控通信的技术,来研究开发提高光电转化效率、系统利用效率和性能的方案,来保证整个系统的正常运行。三是在严格贯彻通信标准的基础之上,研究开发支撑光伏并网电站接入公共电网运行的监测保护与控制装备,进一步探讨由于光伏并网电站的接入,使电网良好运行需要监测的信息类型和范围,需要协调控制的对象和计量设备。

在生物质方面有两项措施,一个主要是在粮仓安装摄像头,以模式识别技术对收集的录像进行在线处理。针对与大型燃煤火电机组的区别,建议结合着生物质发电的工艺自身特点,制定行业相关的规程规范。

自动控制技术是清洁发电最关键的核心技术之一,要不断借鉴国内外的经验和成功案例优化监控系统、监控方案,实现生产监控系统向智能化和网络化、信息化方向发展。

在风力发电和太阳能光伏并网发电方面,通过采用智能组件、合并单元和智能终端交换机设备,自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能,实现一次设备定期检修向着状态检修进行转变,不同厂商设备之间可以互操作,通信平台网络化信息共享,通过实施自动控制功能实现风电和太阳能并网发电有效并网和可靠运行。

在太阳能光伏并网发电方面,探讨更加准确,更加简易的光强跟踪技术,最大功率跟踪技术的运算方法,达到三者之间的优势互补,并完备有效的监控手段,使光伏发电系统效率在成本、性能和可靠性三者之间达到新的平衡。

生物质能方面主要是探讨在部分系统采用现场总线的控制系统,通过智能现场设备的应用,使现场设备与电场生产监控系统之间的全数字通讯成为可能,为电场信息化建设的全面绩效管理,提供强大的数据技术平台,实现电场的全数字化管理。

(本文根据会议速记材料整理,未经本人审阅)