劉燕鋒

（南京國電南自電網(wǎng)自動化股份有限公司，江蘇南京 211100）

0 引言

當(dāng)前，世界能源的發(fā)展開始朝著低碳化、清潔化、高效化的新趨勢遞進，對于風(fēng)電場來說，為了保障風(fēng)電場具有安全、穩(wěn)定、清潔、高效和可持續(xù)利用的電力能源供應(yīng)，急需將智能化的電力設(shè)備投入到對風(fēng)電場的運行改造當(dāng)中。而對電力系統(tǒng)進行智能電網(wǎng)配置也逐漸地成為了世界范圍電力發(fā)展的一個主要趨勢。

1 風(fēng)電場中電力設(shè)備智能化的必要性和可行性

1.1 風(fēng)電場電力設(shè)備智能化的必要性

風(fēng)力資源是一種可再生資源，風(fēng)力發(fā)電目前在我國已經(jīng)進入快速發(fā)展的階段。但是因為風(fēng)電具有隨機性、波動性和間歇性，所以大規(guī)模的風(fēng)電并網(wǎng)會對電網(wǎng)的安全運行產(chǎn)生一定的影響，造成電力質(zhì)量下降等問題。為了防止風(fēng)電場輸出功率的隨機性，對風(fēng)電場輸出功率的間歇性和波動性進行必要的控制，就必須要保證風(fēng)電設(shè)備有功功率的平衡［1］。但是隨著電網(wǎng)設(shè)備的不斷擴大，電網(wǎng)備用容量的需求也會增大，這樣就會使電網(wǎng)的發(fā)電效率降低，因此將智能化電力設(shè)備投入到風(fēng)電場的電網(wǎng)運營中是非常重要的，可以有效地提升電網(wǎng)的發(fā)電效率。

1.2 風(fēng)電場電力設(shè)備智能化的可行性

和其他機組進行比較，風(fēng)電場的有功節(jié)能是非常有限的，因此目前主要是通過采用功率控制的方法來對風(fēng)電機組的最大功率進行控制。這個方法能夠在一定程度上實現(xiàn)風(fēng)力機組最大功率的輸出，可以提高風(fēng)電場的工作效率。而電力設(shè)備智能化需要以電力設(shè)備的數(shù)字化為前提。目前就風(fēng)電系統(tǒng)來說，數(shù)字化已經(jīng)全面實施，可以實現(xiàn)其在線監(jiān)控和在線故障診斷，因此將智能化電力設(shè)備投入到風(fēng)電場當(dāng)中運行是可行的。

2 風(fēng)電場的電力設(shè)備智能化輸電技術(shù)

2.1 風(fēng)電場的特高壓輸電技術(shù)

風(fēng)電場的特高壓輸電技術(shù)主要包括特高壓交流輸電技術(shù)和特高壓直流輸電技術(shù)。特高壓交流輸電技術(shù)指的是1000kV及其以上等級的交流電壓輸電工程和相關(guān)技術(shù)。而輸送距離、輸送容量以及節(jié)約占地走廊和降低線路損耗等都是特高壓輸電技術(shù)的特點，也是特高壓交流輸電技術(shù)的優(yōu)勢。其關(guān)鍵技術(shù)在5個方面:①控制過壓電的深度，采用并聯(lián)電抗器、變電器、高性能的避雷器等方式來進行，此方法比較自動化;②對機外絕緣技術(shù)的應(yīng)用有助于特高壓交流技術(shù)的全面安全化，主要采用了玻璃絕緣子，高強度瓷和特高壓復(fù)合絕緣子等來實現(xiàn);③對電磁環(huán)境進行有效控制，可有效地將噪聲、電磁和電輻射等產(chǎn)生的影響降到最低［2］;④對特高壓穩(wěn)定水平采用大規(guī)模的仿真運算技術(shù)進行，可以有效對電網(wǎng)的運行性能做出評估，從而制定出有效的電網(wǎng)運行策略;⑤應(yīng)用了特高壓交流專用設(shè)備，主要有高壓并聯(lián)變壓器、單體式單相位變壓器等。

2.2 風(fēng)電場的柔性輸電技術(shù)

風(fēng)電場的柔性輸電技術(shù)可以從直流和交流技術(shù)兩個方面來，其最大的特點就是大量的應(yīng)用電子設(shè)備。在柔性交流輸電網(wǎng)絡(luò)中，其控制晶閘管的串聯(lián)電容器、可控制的并聯(lián)電抗器以及靜止的無功補償器等都采用了電子設(shè)備。對于風(fēng)電場來說，對電子器件的應(yīng)用和其設(shè)備的無功補償能將電能質(zhì)量方面的優(yōu)勢突出地體現(xiàn)出來。柔性直流輸電系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)主要是PWM技術(shù)和VSC技術(shù)，這兩種新型的直流輸電技術(shù)的組合體引入了比較先進的電力設(shè)備。在控制和轉(zhuǎn)換方面，其優(yōu)勢更是體現(xiàn)的比較充分。對于柔性直流輸電系統(tǒng)來說，不需要外加環(huán)相電壓，也不需要環(huán)流的方式就能夠進行工作，它不單單能夠?qū)τ泄β首龀鼍_控制還能夠?qū)o功功率做出控制，可以說它在風(fēng)電場里是一種相當(dāng)理想的輸電技術(shù)。

3 風(fēng)電場的電力設(shè)備智能化變電技術(shù)

3.1 智能感應(yīng)技術(shù)在風(fēng)電場的運用

如果想要將智能化電力設(shè)備充分運用到風(fēng)電場中，就需要對風(fēng)電場的智能電網(wǎng)做出建模并加以運用。要對智能電網(wǎng)這個龐大而又復(fù)雜的系統(tǒng)有效的控制，那么首先就需要對整個風(fēng)電場的設(shè)備做出監(jiān)測，然后再將所獲得的設(shè)備信息和相關(guān)的設(shè)備運行情況做出整合。因此，有很多先進的感應(yīng)器可以投入到這方面的使用當(dāng)中，比如無線感應(yīng)器、智能感應(yīng)器和光纖感應(yīng)器等。對于智能風(fēng)電廠來說，這些感應(yīng)器支撐其正常運轉(zhuǎn)，在智能風(fēng)電場和其他多種設(shè)備運行的環(huán)境下，它們可以將變電器所需要的各種信息調(diào)取出來。

3.2 智能設(shè)備和智能裝置在風(fēng)電場的投入

對于風(fēng)電場的智能化來說，采用的智能設(shè)備和智能裝備不單單覆蓋整個電力系統(tǒng)的配電裝置、發(fā)電裝置和輸電裝置，還需要在風(fēng)電廠變電裝置的各個環(huán)節(jié)也加入相關(guān)的投入。對于由智能化設(shè)備和裝置搭建的智能變電站而言，每一個元件都是一個獨立的個體，可作為一個特殊的節(jié)點來加以利用，而每一個節(jié)點都是智能電網(wǎng)的特殊組成部分。因此可以將智能變電站的數(shù)字化、可視化和網(wǎng)絡(luò)等功能結(jié)合在一起，充分體現(xiàn)出其功能一體化的特點。對互感器、變壓器和斷路器需要做出一體化的設(shè)計，對于保護、控制、計量和測量等部分也需要這樣進行，因為這都是風(fēng)電場電力設(shè)備智能化的必然要求。

4 結(jié)束語

本研究主要針對電力設(shè)備智能化在風(fēng)電場中運用的相關(guān)內(nèi)容做出簡要分析和探討。當(dāng)前智能電網(wǎng)的建設(shè)還處于發(fā)展階段，只有在這個時候做好充分的準(zhǔn)備，才能保證電力設(shè)備的智能化在風(fēng)電場得到充分的應(yīng)用。

［1］陳文升，錢唯克，樓曉東.智能變電站實現(xiàn)方式研究及展望［J］.華東電力，2010，11(10):59.

［2］吳 憶，連經(jīng)斌，李 晨.智能變電站的體系結(jié)構(gòu)及原理研究［J］.華中電力，2011，03(03):18-19.