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風電運維方案范文1

關鍵詞：大數據；風電場；運維管理；應用前景

大數據是需要新處理模式才能夠具有更強的決策力、洞察力和流程優化能力，從而適應多元化的信息資產。大數據時代的到來，風電場裝機容量逐漸增大，電力網架比例不斷攀升，機組設備不斷更新，對風電場運維提出了新的要求。因此加大力度探討大數據在風電場運維管理中的應用，在推進風電事業發展方面具有重要的現實意義。

1 風電場運維管理的特點

風電場建設往往規模大，分布區域相對廣闊，隨著設備配件的不斷更新，運維管理過程中存在一些不容忽視的特點。

1.1 設備臺數多，高空作業難度大

每一個風機都是一個發電單元，故障幾率大，工作點分散，再加上風電場多分布在廣闊的野外，地域寬廣，給工作人員操作帶來了極大的困難；其次，風機作業屬于高空作業，每次都需要爬至少70米高的塔筒，作業面狹窄，相對地面有一定危險性，極大的工作強度造成一定的壓力；另外，從電氣、機械到自動化，風機雖小，五臟俱全，所有的發電系統及能量傳動鏈都需要同一批人員維修維護，對人員的素質及經驗有一定的要求。因此，多種因素導致風電場運維管理難度大，在一定程度上給風電場后期生產運維造成了很多不確定因素。

1.2 崗位條件差，運維管理人才少

目前而言，我國風電場規模在逐步擴大，但從發展進程來看我國風電行業僅僅處于初始階段，工作崗位不穩定，不能有效的吸收具有專業才能大學生的目光，由于地處偏遠地區，工作條件差。另外，風電場設備較多，不僅需要專業才能，更需要長期的工作經驗和積累，而許多風電場建在高山峻嶺的偏遠之地，惡劣的工作條件，讓很多有著豐富經驗和精湛技術的工作人員望而卻步，最終導致越是偏遠地區運維管理人才越稀缺，無法滿足運維管理工作需求，給風電場的安全管理埋下隱患。

1.3 運維管理模式舊

風電產業在中國的發展僅僅二三十年的歷程，各種管理還處于摸索階段，就目前而言，我國風電場的前身是火電廠，在風電場的運維管理中，管理模式多采用原有火電廠的管理模式進行，然而風電場與火電廠相比，在設備運行上存在很大差別，這種“拿來主義”無法實現運維管理工作的最優化。

2 大數據在風電場運維管理中的應用

2.1 提高風電的可靠性

在現代信息技術發展環境下，大數據在風電場運維管理中的有效應用，促進了大數據分析與天氣建模技術的有機融合，全面提高能源電力系統的穩定性，從而保障風電場運行及維護的可靠性。傳統模式下，風能資源預測精準度較低，風能無法貢獻預期功力時，需要以火電作為后備力量。此種情況下，電網往往對風電的依賴程度較高，導致風電場建設后備電站的成本較高。一旦啟用火電站，就不免會向大氣環境內釋放一定量的碳排。而大數據時代的到來，數據分析精準度更高，數據分析速度更快，基于溫度、濕度、降雨量、風向和風力等變量能夠對風電進行精準預測，便于電網調度人員結合風電場實際情況及時做好調度安排，從而有效提高風電場運維管理的有效性。

2.2 改善風機性能，實現風電場效益最大化

通過大數據在風電場運維管理中的有效應用，便于相關工作人員對風機的運轉數據以及風電場運營數據進行準確的檢測和采集，進一步改善風機性能。風電場相關數據信息往往分散于風機制造商、風場業主、系統運營商以及運維服務商等多個環節內部，大數據的有效應用，有助于實現利益的合理分配，為風電場業主追求效益最大化提供可靠的依據。

2.3 細化風電場運維管理基礎性工作

就設備管理方面來看，大數據在風電場運維管理中的有效應用，有助于規范風電場建設中的相關操作，充分做好設備選型及風電場規劃工作，并加強風電場設備的重點維護管理，通過對大數據技術的有效應用，定期組織開展檢測和檢修工作，降低風電場設備的故障發生率，保障風電場設備的安全穩定運行。由于風機其所處環境惡劣，維修檢測困難，導致設備運維管理中的難度較大。而大數據的有效應用，有助于及早發現風電場設備運維管理中的異常情況，早發現早處理，及時排出風電場安全隱患。

就技術管理方面來看，大數據的有效應用，便于將風電場運維管理的具體情況進行準確的記錄，促進標準化、模板化的運維管理方式的形成，從而確保在第一時間排查風電場故障問題，并建立動態的信息系統，應用于歸檔記錄和查詢，為后期風電場運維管理提供可靠的依據。

2.4 轉變管理模式，充分發掘風電場運維管理綜合效益

大數據在風電場運維管理中的有效應用，促進了集控式、智能化管理模式的形成，一定程度上轉變了風電場運維管理中的資源配置方式和技術支持特點，促進資源優化整合，實現風電場業務整合一體化運作，促進集控管理、協作制約的管理模式的形成，提高了風電場遠程監控的有效性。大數據技術在風電場運維管理中的有效應用，便于及時發送風電場預警信息和故障信息，在實際運行過程中有效的提高了工作效率，節約企業成本，提高資金回籠的效率，全面提高企業的綜合實力，充分發掘風電場運維管理的綜合效益，推進風電事業的穩定發展。

隨著大數據技術在風電場運維管理中的有效運用，未來風電場的管理模式將更加趨向于數字化、網絡化和智能化，融入多項高科技技術，積極引進先進的管理理念，并采用現代化的管理方式，全面提高風電場運維管理效率和管理水平。通過網絡視頻功能指導風機維修操作，并通過遠程操控為風電場事故提供解決方案，并結合風電場的實際情況，積極制定高校的預防措施，通過對大數據的有效應用，基于智能化操作系統對風電場進行科學合理的故障診斷，將風電場事故發生率降到最低，在此基礎上，將風電場風機運行與電網協同進行柴油機結合，準確高效的完成電網調度指令，通過對大數據的有效運用，加強風電場運維管理的智能化和精細化，從整體上推進未來風電場的穩定發展。

結束語

風電場運維管理工作的順利開展，應當基于當前風電場的實際情況，加強風電設備、技術及操作人員等方面的運維管理，積極探索大數據時代下的運維方式，積極加強技術創新，堅持與時俱進，充分發揮大數據在風電場運維管理工作中的應用價值，為企業潛能的發揮提供可靠的保障，推進風電事業的穩定發展。

參考文獻

[1]姚劍平.淺論風電場日常管理中的四個關鍵控制項[A].中國農業機械工業協會風能設備分會2011年度論文集（上）[C].2011.

風電運維方案范文2

【關鍵詞】電站運行維護管理 J2EE B/S結構 系統設計與實施

國內某大型新能源公司以在風能、太陽能等清潔可再生能源領域的投資、開發與運營為主業。隨著該公司的業務快速發展，投入運行的電站（風電場、光伏電站）數量不斷增加。截至2016年底，該公司業務已覆蓋30個省、自治區和直轄市，投產、在建的風電、太陽能等新能源裝機超過700萬千瓦，投入運行的電站將近100個。

電站作為新能源發電的具體運行維護的生產單位，其管理水平高低直接關系著電站發電量的高低。目前，該公司電站地域較為分散，分布在全國各地，電站的運行維護管理還比較粗放，電站運行維護中的大量信息目前還采用手工填寫方式記錄，無法有效指導電站運行維護管理工作。

為實現電站運行的信息化、電子化管理，確保設備安全、高效運行，提高設備消缺、檢修及維護速度，節約人力資源成本，對電站運維管理過程中的設備、運行、物資等方面進行信息化管理是非常有必要的。

1 系統設計原則

1.1 先進性原則

系統采用成熟的軟件架構，利用先進的開發技術，做到人機界面友好、操作簡便、維護方便。網絡基礎建設要立足于未來業務發展要求，計算機的軟硬件、數據庫等均應采用先進穩定的產品，滿足系統數據存儲和管理要求。系統要有合理框架結構設計，滿足系統訪問速度快要求。

1.2 集成性原則

系統設計要全面考慮三峽新能源公司內部各業務部門之間的信息交流與共享，實現各業務數據在信息系統中的全面集成，充分發揮公司整體效益。

1.3 實時性原則

系統能及時準確的反應三峽新能源公司電站運行維護當前的信息，能在最短時間內為公司各級用戶提供最有價值的信息。

1.4 經濟性原t

系統建設要從經濟著眼，選擇性價比最高的方案，以節約系統建設投資。

1.5 開放性原則

為保障系統長遠發展的接口及兼容問題，提高系統的柔韌性，系統應該做到高度開放性。

2 技術選型分析

系統遵循統一規劃、統一軟硬件平臺、統一接口服務標準的原則，結合“集中式管理、分布式應用”的思想，系統采用如下實現技術路線：

2.1 系統采用B/S架構

B/S（Browser/Server）結構即瀏覽器/服務器結構，對于B/S結構而言，瀏覽器是其重要的組成部分，主要有瀏覽器為用戶提供窗口進行交互，獲得服務。通過這種結構的設計，能夠很好的滿足了用戶的需求，還能有效減輕用戶端的工作量，對成本的降低和開發設計的周期縮短提供技術基礎。

2.2 系統采用J2EE體系結構

J2EE 的核心是一組技術規范和指南，所包含的各類組件、服務架構及技術層次，均有共通的標準及規格，讓各種依循 J2EE 架構的不同平臺系統之間，存在良好的兼容性，解決過去企業后期使用信息產品時彼此之間無法兼容、企業內部或外部難以互通的窘境，通過提供企業計算環境所必需的各種服務，使得部署在J2EE平臺上的多層應用，可以實現高可用性、安全性、可擴展性和可靠性。

2.3 系統開發語言

系統采用Java語言開發，Java是一種簡單的、面向對象的、分布式的、跨平臺的、可移植的、動態的語言。

2.4 系統采用數據庫

系統采用Oracle 11g數據庫。

2.5 系統采用先進的IT架構建設系統運行支撐環境

以現有計算機網絡、軟硬件為基礎，采用以存儲為中心的IT架構思想，體現高度的前瞻性和可擴展性，采用“分期投入，逐步擴展，保證系統應用的完整性和硬件投資的有效性”原則，基于企業內部專用網絡搭建系統運行支持環境，包括計算機網絡設備、支撐軟件和安全保障體系。

3 系統體系結構設計

考慮到電站運維管理系統的安全性和易用性，系統采用B/S架構，分為三個層次進行設計，分別為展現層、業務層及數據層。系統體系架構如圖1所示。

4 系統功能結構設計

電站運維管理系統主要實現設備管理、運行管理、物資管理、系統管理等功能。系統功能結構如圖2所示。

5 系統網絡拓撲設計

電站運維管理系統中服務器由應用服務器、數據庫服務器、中間件組成，各站點用戶通過本地瀏覽器直接訪問系統的服務器。電站運維管理系統的數據庫服務器、應用服務器及中間件服務器，部署在北京總部，公司內網用戶端通過瀏覽器直接訪問系統。各區域管理機構、子公司采用SDH數據專線方式連接到公司總部廣域實現內網聯通，用戶端通過瀏覽器直接訪問系統。各電站通過深信服科技公司的VPN設備聯通公司總部實現內網聯通，用戶端通過瀏覽器直接訪問系統。移動用戶通過深信服科技公司的SSL VPN設備訪問系統。平板電腦和智能手機等通過的移動APP應用訪問系統。電站運維管理系統的網絡拓撲設計如圖3所示。

6 系統數據庫設計

數據庫設計是電站運維管理系統的重要組成部分，數據庫中存儲了電站運行維護業務大量數據信息，數據庫中數據信息依據相應的依賴關系和所構造的數據結構進行排列，其目的是實現快速、高效率的數據處理，同時保證庫中的數據盡可能少的冗余。本系統設計時，需要確立所有數據表中的字段屬性、名稱、字段類型等信息，并設置不同數據表間的聯系。每一條數據包含有很多信息，根據數據描述對象的差異其數據內容又各有所異，而且數據庫的構建需要滿足數據便于擴充的需求。

本系統采用Oracle 11g數據庫，數據庫設計主要包括系統實體關系圖及對應的數據庫結構表兩部分。

7 系統安全設計

系統在進行安全設計時要考慮一個系統要具有消除潛在風險的能力和對風險的承受能力，三峽新能源公司電站運維管理系統主要從網絡安全設計、系統權限設計、身份認證設計和數據安全設計四個方面進行系統安全設計。

7.1 網絡安全設計

7.1.1 防火墻與入侵檢測

電站運維管理系統采用山石網科的硬件防火墻（具有IPS入侵檢測功能）和深信服科技的上網行為管理設備，以防止外部非法用戶的進入，過濾不安全的服務，達到保護應用程序安全和數據安全的目的。

7.1.2 采用防病毒技術

為有效加強軟件自身的抗病毒能力，采用掛接和捆綁第三方反病毒軟件（如McAfee），同步對外來的軟件與傳輸的數據進行必須的病毒檢查操作。

7.2 系統權限設計

系統管理中提供用戶權限配置功能，系統管理員可以對系統用戶進行新增、刪除、查詢和修改等功能，設置用戶、用戶組的操作權限等各類權限。可根據部門、不同用戶類別等建立用戶組，然后對不同用戶及用戶組賦予不同的權限，從而約束用戶在系統中的使用權限。為系統內部人員提供統一的權限管理機制。

7.3 身份認證設計

為了保證用戶身份的安全性，系統提供用裘藶胨定策略和密碼規則配置。密碼鎖定，系統可配置失敗登錄次數和鎖定時間，在用戶失敗登錄達到一定次數后，在一段時間內暫時禁止用戶的登錄行為，過了這段時間后才能再次允許用戶登錄；密碼規則配置，系統支持靈活配置密碼的數量以及包含的策略（大寫字母、小寫字母、數字、特殊字符等）。針對每個用戶提供有效期、密碼失效期的功能。

7.4 數據安全設計

數據安全設計是電站運維管理系統最重要的內容。在系統中，數據是核心內容。主要通過將前端應用服務器采用負載均衡技術，負載均衡技術既可以提高整個系統的性能，也可以提高整個系統的高可用性，當一臺服務器出現問題的時候，另外一臺仍會繼續工作；后端數據庫服務器采用雙機熱備技術，雙機熱備技術可以提高數據庫服務器的高可用性，防止一臺出現問題是服務中斷的情況發生。

8 系統實施

目前，電站運維管理系統已在投運的電站已全面推廣應用，系統運行正常，達到了預期的目標。系統利用信息化手段解決了電站運行維護中的設備管理、運行管理、物資管理的信息化、電子化，實現了電站運行維護管理的標準化、規范化，實現了各種運行維護信息的共享，確保了電站設備的安全、高效運行，提高了設備消缺、檢修及維護速度，節約了人力資源成本。

9 結束語

電站運維管理系統的設計與實施，提高了電站設備可利用率和供電可靠性，提高了電站設備消缺檢修維護速度，從而提高了發電效率和發電量，降低了該公司管理成本，提高了該公司的市場競爭力。

參考文獻

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[2]遲瑤.電力生產管理系統的設計與實現[J].電子制作，2014（19）.

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[4]錢丹妮.電力企業生產管理信息系統的設計與實現[D].成都：電子科技大學，2013.

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作者簡介

董清（1982-），男，安徽省人。工程碩士學位。現為中國三峽新能源有限公司工程師。主要研究方向為企業信息化建設。

風電運維方案范文3

6月中旬是海上風電施工建設的有利時機。在如東的東凌沿海，江蘇海力風電設備科技有限公司（下稱海力風電）所屬的70畝專用碼頭上，工人們正在對一個海上風機單樁做除鋅；碼頭上還滿當當地放著已經施工完成的其他海上風電裝備。在潮水漲起來的時候，完工的裝備就可以直接通過船舶運送到相應的海上風機所在地。這個碼頭目前處于超負荷運轉的狀態，海力風電已決定在如東的另一個港口，新建一個更大的碼頭暨生產基地。

離東凌碼頭20多公里，坐落著海力風電25000平方米的廠房。廠房的旁邊，另一個面積略小的新廠房正在施工建設中。待廠房建設完畢，海力風電的產能就會進一步擴大。

創辦于2009年8月的海力風電，現已成為中國最大的海上風機塔架和海上風機基礎導管架承載平臺制造商。面對未來，海力風電的上上下下都卯足了勁――擴建廠房、興建碼頭和基地，只待海上風電的大爆發。

“前幾年賺的錢幾乎都拿來擴大生產了，希望海上風電產業能夠快速發展起來。”海力風電董事長許世俊在匆忙趕會的途中對《能源》雜志記者意味深長地說。

盡管十二五時期海上風電裝機量只完成了不足兩成的目標，但這完全沒有影響業界對海上風電十三五實現快速增長的信心。相反，幾乎大家都認為，過去的緩慢發展已經為未來的大發展做好了充分的準備，海上風電已成為能源產業的投資風口。

但從現實來看，海上風電的政策法規以及相關標準等上層建筑遠未完善，個中缺失和漏洞何時補齊并沒有時間表；技術產能以及配套設施等經濟基礎亦是薄弱，海上風電產業鏈仍然是一個尚未強健的弱者。

這些都構成了海上風電投資風口之下涌動的暗流。如何看清暗流、避開暗流成為當前必須重視的問題。這些也都是海上風電爆發前必須解決的問題。

在《能源》雜志主辦的2016能源中國行尋找風能的潔凈世界暨“迎增長”海上風電發展與投資研討會上，海上風電的各界人士對此都提出了各自的看法；同時，我們還調研了海上風電產業的多方代表。至此，一個更加清晰的海上風電產業圖景呈現在了我們面前。

爆發的新“風口”

或許還沒來得及對未完成的十二五目標扼腕，海上風電產業就已快速進入了被照耀得光芒萬丈的十三五。

從東海大橋海上風電項目核準建設至今，我國海上風電的誕生至今歷時8年。到2015年底，全國海上風電并網容量僅75萬千瓦，沒有實現十二五規劃目標。

海上風電過去幾年的慢速發展，仿佛使得大家都憋著一口氣――未來要加快發展。 2015年底，國家能源局的《全國海上風電開發建設方案（2014―2016）》中，44個海上風電項目被列入建設方案，總容量超過1000萬千瓦。另據業內人士透露，正在編制的“十三五”規劃初步提出，海上風電發展目標是到2020年開工建設1000―1500萬千瓦。在龐大的規劃數字下，無論是業主，還是設備制造企業，都不約而同地制定了遠超過去的發展目標。

海上風電資源豐富、不占用土地、靠近電力負荷中心，兼具多重優勢。在煤炭、石油、光伏，以及陸上風電等一次能源出現過剩的情況下，海上風電猶如一個尚未開掘的寶藏，成為能源產業投資新“風口”。

近段時間以來的各種場合和相關活動里，海上風電“蓄勢待發”、“春天來臨”、“迎來拐點”、“飛躍式進步”等詞匯高頻率出現。“我們去年的訂單就開始有較大增加。”某家海上風電零部件生產企業的銷售人員愉快地說，“現在全國各地都有我跑不過來的活動和市場。”

根據國家可再生能源中心的統計，2015年，我國新核準海上風容量約201萬kW，新增裝機容量約30萬kW。可見，新增裝機的速度已在加快。

作為最大的風電運營商，國電集團將海上風電作為了未來發展的重點。國電集團公司副總經理謝長軍近日透露說，國電集團已明確了以“上山、下海、進軍低風速”為核心的戰略轉型，加大經濟發達、送出條件好、消納能力強、電價水平高的中、東、南部地區風電市場開拓力度，加快開發海上風電市場。未來五年，國電集團將新增200萬千瓦海上風電項目。

曾經吃到了中國海上風電“第一個螃蟹”的華銳風電，現已將觸角從近海延伸至了深海。華銳風電總裁徐東福在尋找“最美風電場”的活動中表示，中國海上風電經過多年的沉淀和積累，蓄勢待發的機會即將來臨。華銳風電正在探索離岸型、漂浮式、深海海上風電機組。

除了整機商，以海力風電為代表的制造企業，也已開始厲兵秣馬。這幾年來，海上風機設備占海力風電集團全部收入的比重逐年提高，預計很快將超過其陸上風機設備的銷售收入。此外，海力風電還有延伸產業鏈的計劃，試圖在十三五期間能夠找到合適的風資源，自己成為海上風電的運營商。顯然，海上風電將成為海力集團未來發展的重點。

“增加產量、降低價格，才會有競爭力。”海力風電董事長許世俊說，“我們計劃用兩年到三年的時間在小洋口港區新建一個深水港碼頭，通過擴大生產和提高運輸的能力，形成一個在行業內具有重大影響力的海上風電場產業鏈基地；我們要在現有生產能力的基礎上，擴大風電配套產品的種類，力爭使海力集團成為全國最大的海上風電場風機配套設備制造商。”

這些企業的情況都并不是個例，十三五期間的發展重點從陸上轉向海上是風電產業界普遍的戰略。而從海上風電的地域分布來看，江蘇占據最主要的位置。截至2015年底，江蘇省核準的海上風電電項目占我國海上風電核準總容量的64%，其中，如東是江蘇建設海上風電的大本營。

截止到去年年底，如東的近海和潮間帶的海上風電裝機是60萬千瓦。如東縣能源局局長張俊對《能源》雜志記者說，如東潮間帶的風電已經基本開發完畢，一些項目正在向近海10米水深進行開發。南通市的十三五規劃已有初步方案，計劃十三五期間， 如東暨整個南通地區的海上風電規劃總量為160-170萬千瓦的規模。目前，這一方案正在征求社會各界意見。

在江蘇之后，福建省則是海上風電發展的后起之秀，該省也對海上風電發展寄予厚望。福建省“十三五”規劃綱要中提出，要積極推進一批海上風電項目建設，力爭到2020年全省風電裝機規模比2015年翻一番。

不過，即使是全力推動海上風電發展的業內人士，也有不少對受到熱捧的海上風電可持續發展存在著憂慮。一位運營商的管理層人員謹慎地說，各地明確規劃的海上風電項目中有很多的前期工作都還存在不確定性。“十三五”期間想要實現這些項目的全部落地存在很大的困難，建議有關部門要盡早出臺后續項目規劃。

高成本硬傷

投資風口之下，是海上風電項目成本幾乎倒掛的事實。從業者們心里清楚，如何降低成本是擺在面前必須邁過的一道坎，否則所有的投資都將沒有意義。

國家發展改革委2014年6月印發的《關于海上風電上網電價政策的通知》（發改價格〔2014〕1216號），為海上風電上網電價定下了基調。該通知規定：2017年以前（不含2017年）投運的近海海上風電項目上網電價為0.85元/kWh，潮間帶風電項目上網電價為0.75元/kWh。

但在這樣的上網電價水平上，如果沒有地方的配套支持政策，海上風電項目的收益水平難以保證。

由于海上環境的特殊性，海上風電主機設備價格更高，單樁、導管架等風機基礎施工程序復雜，還需采購配備施工船舶、打樁錘等專業裝備，這些因素導致了海上風電建設成本遠高于陸上風電。以龍源如東海上風電場為例，潮間帶風電場每千瓦造價是同區域陸上風電的2倍，近海風電造價更高。

據國網能源研究院統計，海上風電的平均投資成本約為陸上風電的2.8倍。2015年，中國海上風電的平均投資成本約為2400美元/千瓦（折合人民幣14743元/千瓦）。另據彭博財經數據統計，中國現有大部分海上風電項目的度電成本約為0.16-0.23美元/千瓦時（折合人民幣0.98-1.41元/千瓦時），遠高于煤電、氣電和陸上風電的度電成本。也高于國家發改委規定的海上風電上網電價。

“隨著海上風電項目逐步向更遠的外海轉移以及選址的復雜性，海上風電項目的初始投資成本將進一步提高。”國網能源研究院新能源研究所所長李瓊慧說。

成本提高的同時，上網電價并沒有相應提高的趨勢。國家能源局新能源和可再生能源司副司長史立山近日透露，海上風電的電價政策是明確的，再提高電價不大可能。從目前來看，十三五期間保持電價水平不變是合理的。

既然上網電價難有提高的空間，海上風電自身降低成本則成為唯一的出路。業內達成共識的是：技術創新帶來的主機設備價格下降和施工成本下降將是海上風電降低成本的主要空間。

龍源江蘇海上風電有限公司黨委書記高宏飆在福建和江蘇的海上風電項目均有豐富的經驗。對于如何降低成本，他建議說，設備制造商應持續改善風機設計，做到所有重要零部件都能國產化，降低生產成本；對于海上風電開發商，建議持續強化施工技術創新，自主研發和引進更高效的專業施工裝備，根據不同海域的海況、地址條件差異，選擇適合的基礎形式和施工工藝，降低施工成本。

必維新能源部經理田磊接受《能源》雜志采訪時則表示，隨著技術的發展和經驗的積累，中國海上風電現在已經有很多降低成本、優化投資的空間，比如基礎和安裝方面，可采取更優化的方案和設備配置來降低成本。而施工、安裝成本在海上風電項目建設總成本中占比超過40%，如能較大幅度的降低施工、安裝成本，項目投資也就會有可觀的下降。

另一方面，以大數據分析、物聯網技術為代表的信息科技與海上風電的結合也是降低其成本的一條路徑。“IT技術在降低海上風電項目全生命周期的成本方面是可以發揮作用的。”IBM大中華區能源與電力行業總經理余紅光對《能源》雜志記者說，“我們正在和一家海上風電運營商合作，整合其風機選址、運維的各項數據，包括氣象數據等，使之做到風機數字化，實現物理世界和虛擬世界的融合，以提高風機的出力。”

但不容樂觀的是，降低成本的過程可能并不會很快，未來十年的海上風電發展或許都將離不開補貼。按照目前的情況，有機構預計到2030年，海上風電才將普遍實現平價上網，度電成本比目前下降40%左右，達到約0.6元/千瓦時，開始具備較強的市場競爭力。

缺失的法規標準

如果說海上風電降低成本的路徑還算比較清晰的話，如何完善相關的法律法規以及行業標準規范，則是一項繁雜得多的工作，同時也是一項影響海上風電未來發展的關鍵因素。

海上風電前置審批手續復雜，涉及能源、海洋、海事、環保、軍事等多個管理部門，目前僅蘇北海上風電建設納入全國海洋主體功能區規劃，海域利用等問題溝通協調難度較大。

“現在還沒有一個十分規范的審批流程和規范，拿到項目的海上風電運營商可以說都是各顯神通，通過各種手段才拿到的。”說起海上風電的審批，一位地方政府的官員無奈地說道。

在海上風電開發前期，需要開展工程用海預審、海洋環境影響評價、海纜路由調查、接入系統設計、通航安全評估等多個專題報告，不僅涉及發改委、能源局，還涉及到海洋、漁業、環保、軍事等多個部門。盡管國家能源局會同國家海洋局制定了支持海上風電發展的有關管理制度和辦法，但在實際操作中，各地的管理標準不一，大大延長了前期工作的周期。

例如，中廣核如東150MW海上風電場項目于2007年獲得國家發改委批準“路條”。2007年至2013年， 中廣核花了六年時間才完成包括海域環評報告、用海預審，通航許可，海域路由審批等多項前期準備工作。2013年6月25日，該項目終于獲得國家發改委正式核準。

“海上風電項目海域使用論證獲取許可、通過海洋環評、通航安全論證的周期一般需要2年以上，延緩了海上風電前期工作進程。”高宏飆說，“希望相關部門能進一步明確海上風電審批的主責機構，理順審批流程，簡化審批程序，建立統一協調機制，使得項目在市場情況變化前能夠及時抓住機遇上馬，降低開發的風險。”

而作為直接主管部門的地方能源局，對于海上風電涉及面較廣的難題也是比較頭疼。張俊說，海上風電的開發既要服從當地的經濟建設，更要服從沿海港口開發的需求，不能因為海上風電的開發而影響江蘇港口的開發。從去年開始，如東海上風電開發的相關領域顯現出了一些矛盾，比如港口航道、海上漁業養殖區、海洋保護區、海上軍事設施（雷達）安全性等等。

為了解決這些問題，如東能源局已不遺余力。“我們委托南通水科院圍繞海上風電場區、海洋動力環境進行了專門的研究；我們還委托了國家交通部的安全研究所，就如何破解海上風機建成后對海事部門的雷達的影響等做了一些專門的研究。在長三角一帶，特別是在上海港兩側的主航道，交通航線的密度非常大，所以我們對海上風電開發對航道的影響也做了一些研究。”張俊說。

面對這些問題，國家能源局方面也有計劃做出改進。史立山日前在一次會議上表態說，海上風電項目建設的管理體制是明確的，項目核準權在地方。未來海上風電管理的規章制度，程序會更加地清晰透明。

而除了前期的審批程序缺乏規范之外，海上風電的部分前期工作技術標準也還未形成完整的標準體系。工程基礎設計、海上升壓站設計、防腐設計、施工安裝、運行管理和維護等方面均缺乏技術規范，難以對海上風電場工程全過程實現有效指導。

從國際經驗來看，歐洲是當今世界海上風電開發的主戰場，規模和技術處于世界領先地位。根據中國風能協會的數據，截至去年底，英國海上風電裝機容量達到506.05萬千瓦，排在世界首位。

英國的蘇格蘭地區跟中國的如東地位相似，都是該國海上風電開發的主戰場。蘇格蘭國際發展局接受《能源》雜志記者采訪時表示，蘇格蘭的企業享受著具有足夠支持力的政策環境是海上風電發展成功的主因，比如，蘇格蘭設立了7個低碳企業專區，此外，政府還對海上風電提供了上億英鎊的基金支持。

“蘇格蘭政府極大地熱衷于發展可再生能源行業，且一直持續于為可再生能源提供協助。目前有不少中國企業都有意愿到蘇格蘭投資海上風電場，我個人觀點是，這些都是英國政府補貼資助資促成的項目。”蘇格蘭國際發展局能源與低碳技術部門的前瞻項目高級主任Ian McDonald對《能源》雜志記者說。

孱弱的產業鏈

其實，無論是成本、政策還是技術，歸納起來都可以說是一個問題――中國海上風電的產業鏈還不成熟。

與陸上風電相比，影響海上風電的發展因素更為復雜，也更加需要整個產業鏈的共同發展。從數字上看，海上風電投資成本構成中風機僅占一半左右， 建設安裝和并網成本占47%。必須要有整個產業鏈上下游的合作，才能實現整個海上風電產業的快速發展。

“一個產業健康發展的關鍵是生態系統的健全和高效協同。”IBM大中華區認知解決方案事業部能源與電力行業總監李國志認為，中國海上風電還需要有一個完善、成熟、全產業鏈協同創新的生態系統。其中，利用數字化技術整合風電行業價值鏈，提升客戶體驗和價值，是行業上下游企業共同面臨的挑戰。打通產業鏈的一個核心的技術是物聯網，同時有效結合大數據和認知計算技術。風機本身的智能化就會產生大量的數據，通過這些運維數據不僅可以幫助運營商優化風電場運行和維護，同時也可以幫助設備廠商優化產品設計和質量等。

目前整個海上風電產業鏈的薄弱，或將成為未來制約其大發展的根本因素。“2016年已過半，從現在的情況看，十三五規劃多半完成不了。”一位業內人士難掩焦慮，對海上風電產業鏈的現狀提出了多個問題，“你看看現在有幾個打樁錘，有幾條支腿船？4兆瓦以上風機配套葉片模具有幾副？配套產業跟不上，都將是未來的瓶頸。”

海纜是海上風電產的一個關鍵零部件，中廣核如東海上風電項目的海纜采用的是國內最長的110KV三芯海纜。在該項目的建設過程中，曾因為出現極端天氣，導致海纜鋪設可能出現毀滅性打擊。“那兩天我整宿整宿的睡不著，一顆心都吊著。”中廣核風電華東分公司副總經理徐成根回憶起來仍然心有余悸，“要是海纜出現大問題，整個項目都會遭遇致命的損失。”

曾參與起草海底電纜國家標準的東方電纜目前正在加緊研發更新的海纜技術和產品。東方電纜副總經理夏峰介紹說：“我們現在正在和合作伙伴一起研發300公里的直流輸電海纜，新的產品預計將在年底完成。在降低海底電纜的電流損耗方面，我們計劃在材料的改進和提升、工藝選型以及結構的選型上進行改進。另外，我們還在關注浮式動態直流發電海纜的研發，這也是為了滿足海上風電20年的發展規劃。海底電纜的發展趨勢，除了電壓等級的提升，更重要的應該是大長度的連續制造，以及動態環境下的應用。”

除了海纜之外，一些其他關鍵設備和施工產能都還有提高水平的空間。中廣核如東項目當初擬采用無過渡段單樁基礎，但選擇施工設備時遇到了難題：若采用國內大型浮吊打樁，樁的垂直度控制難度大；若采用支腿船打樁，國內僅有的兩艘支腿船吊重又不夠，且招標存在局限性。最終其利用試樁工程進行了新工藝的試驗，采用了搭設穩樁平臺控制沉樁的垂直度。

海上的特殊環境也是安全和造價不可控的一個因素。中廣核如東項目離岸距離較遠，最近距離25km，最遠距離30多km。為了確保安全，每次臺風來臨前海上所有施工船只（施工高峰期近30多艘船舶）都需撤場進港避風，2015年就有三個臺風造成項目施工船舶撤場。撤場一次將造成近千萬的損失。

徐成根說，目前我國的海上風電建設仍在起步階段，國內的設計、施工能力及現有的大型船機設備有限。如國內有5個以上項目的海上風電項目同時建設，施工設備的資源就會相對緊張。此外，部分新介入海上風電設計的單位技術能力也有待提升。

數字化技術也將在海上風電發展中扮演重要角色。作為海上風電發展的一個加速器，數字化可以降低海上風電的成本和風險，這一點在陸上風電的發展中已經得到了驗證。“在海上風電的啟動階段，海上風電自身的裝備、制造、設計、施工等技術進步將起到基礎和關鍵作用，但數字化技術的應用部署同樣需要得到重視。”IBM大中華區能源與電力行業解決方案專家張永平說，“中國海上風電發展突破一定的技術門檻后，數字化技術的加速器作用將愈發明顯。”

風電運維方案范文4

關 鍵 詞 ：近海風機基礎；動力響應；環境荷載；

1.前言

根據"十二五"可再生能源規劃，未來5年我國海上風電將進入加速發展期。與內陸風電相比，海上風電具有不占用耕地以及高風速、高產出等優勢。為了承受上部平臺結構巨大自重及其設備所引起的豎向荷載、強風荷載和波浪沖擊等，海上風電機組的基礎遠比陸上的結構復雜、技術難度高。根據資料顯示，海上風電基礎成本約占整個工程成本的15%-25%，被公認為是造成海上風電成本較高的主要因素之一。因此，設計和建設安全、合理且經濟的近海風機基礎成為開發近海風電資源的關鍵問題之一。

由于海上風機受到的作用荷載復雜，在對風機基礎的強度設計時不僅要考慮多荷載組合后的極大值，而且應考慮動荷載下風機的動力響應特性。當今國內外結構設計的發展趨勢是應用可靠性理論、推行結構概率設計方法以取代傳統的安全系數設計法。在結構可靠性研究領域，經過世界各國學者的努力，已取得了非常多的研究成果。因此有必要引入可靠度理論對風電基礎的失效概率進行分析，這對保證其安全性有著極其重要的工程價值。

2針對風機本構關系的動力響應研究

2.1針對不同基礎形式的研究

近海風機采用的樁基礎廣泛用于各個工程領域，其動力響應的研究要求對風機所處環境的荷載和本構關系進行等效模擬。近年來專家學者針對風機不同的基礎形式進行了一系列的研究。

對于不同的基礎結構形式，其在荷載下的承載特性均會出現一定的差異，因此有必要針對不同基礎形式選用合適的有限元模型。劉琳[1]討論了特定海區1.5MW風機單樁基礎結構的動力和靜力特性。考慮海洋環境荷載，以及風機不同工況下的不同荷載，選擇SESAM軟件來建立有限元模型，計算結構在極端環境荷載下的靜強度和屈曲，運用API規范中的工作應力法來校核結構的剛度、強度和穩定性。郇彩云[2]選用四樁風機基礎結構進行研究，采用軟件ANSYS，考慮波流荷載和地震荷載，對結構進行靜力分析、動力分析計算。沈玉光[3]建立了海上風電同型基礎結構體系的模型，把筒型基礎和塔架連接的過渡段等效為大直徑圓筒，針對風浪荷載，對該模型進行了動力響應分析，并對不同工況的荷載進行了組合。

2.2針對樁土相互作用機理的研究

就樁基礎而言，上部結構承受的荷載由樁基傳遞到下部土層，因此樁土相互作用機制是結構分析的另一要點。

王國粹、王偉[4]以我國某海上風電場為例，對風機基礎進行了單樁基礎形式的基礎方案設計，并在設計計算中就文章采用的理想彈塑性樁土相互作用計算模型與國際上其他單樁分析方法的對比分析。張衛平，孫昭晨[5]以一離岸深水樁柱為例，依據JTJ 2132―1998《海港水文規范》的環境條件和環境荷載規范，考慮流固耦合效應，計算了在海洋極端規則波以及不規則波條件下樁柱的運動響應，并對比分析了在考慮樁土耦合相互作用下樁柱的響應與基巖面固結解下的響應；考慮到海洋地基為兩相飽和土介質，對比了在不同簡化阻抗處理下的運動響應結果。此外，對海上風機基礎與土層相互作用以及樁基承載性能在理論和實驗中的研究還很多，在海上風機基礎可靠性研究建立模型時具有參考價值。

3針對風機環境荷載的研究

在多荷載的共同作用下，風機不僅由于產生振動放大作用，而且其豎向位移也會收到影響。任文淵采[6]用數值分析的手段，利用大型通用軟件ADINA進行模擬，建立了風機、基礎、水、海床的三維計算模型。分別對單樁基礎以及四樁基礎的風機結構進行了模態分析，得到結構的自振頻率和振型。同時，作者還對上述兩種基礎形式的風機整體結構進行了靜力分析以及考慮流固耦合的動力響應的分析，得到了結構的沉降特性、水平位移、應力分布以及塑性區的分布情況。其研究結果表明，風荷載是影響風機水平位移的主要響應源，對結構沉降影響不大；風荷載與水流力荷載耦合會導致樁體、塔身均不發生沉降，相反會向上抬升；四樁基礎的應力分布較單樁基礎小，有利于結構穩定。丁明華[7]在其碩士論文中，重點研究了1.5MW海上風機的動力特性，基于ANSYS的參數化設計語言（APDL）開發了風機葉片的幾何建模模塊，分別對風機葉片、渦輪機、塔架和基礎、集中質量模型以及風機整體進行了模態分析，計算得到了結構的振動特性。王鵬[8]主要對特定海區3MW風電單立柱三樁基礎結構的動力特性及在環境荷載作用下的響應和基礎結構優化等問題進行研究。利用ANSYS建立了滿足動力特性要求的有限元模型。

3結論與展望

目前，近海風機基礎的動力響應研究已經比較系統和全面。但其研究多停留在理論分析和數值模擬層面，缺乏實地的、專門的模型試驗，并且在多

荷載的互相耦合方面還缺少深入研究。研究中近海風電基礎的型式多停留在樁式和導管架式，對吸力式和懸浮式的研究存在空白。隨著海上資源的利用發展，海上風機的安裝的水深必然逐漸增大，因而對新型式基礎的研究勢在必行。

參 考 文 獻

[1] 劉琳，特定海區海上風電單立柱結構動力耦合特性研究[D].中國海洋大學，2008.

[2] 郇彩云，海上樁式風機基礎結構設計與研究[D].大連理工大學，2009.

[3] 沈玉光，海上風電筒型基礎風機結構體系動力響應分析[D].天津大學，2011.

[4] 王國粹，王偉等，3.6 MW 海上風機單樁基礎設計與分析[J].巖土工程學報，2011，32（增2）：95-100.

[5] 張衛平，孫昭晨，波浪作用下考慮樁土相互作用的樁柱響應[J].水運工程，2012，3：55-59.

[6] 任文淵，近海風電基礎流固耦合三維動力響應分析[D].西北農林科技大學，2011.

風電運維方案范文5

關鍵詞：風電場；集電系統；繼電保護

前言

風能具有清潔、可再生等諸多優點，在煤炭、石油等不可再生資源短缺的情況下，是一種很好的替代能源。利用風力發電，能夠很好的緩解我國電能需求緊張的現狀。對于風力發電技術的研究由來已久，且取得了很大的成效，當前我國風電裝機總容量已達到世界首位。但是由于風能不可控制的特性及風電場規模的不斷擴大，對整個電網的安全穩定運行造成了巨大的影響，如系統電壓波動、頻率波動、諧波污染及繼電保護不正確動作等。在下面文章里，我們將重點對大規模風電接入電網后會對繼電保護系統造成的影響及如何解決這些問題進行分析探討。[1]

一.風電場及風電機組的運行特點

風電場主要是由風電機組、集電系統、升壓站及廠用電系統組成，其中風電機組一般是選用異步發電機，風電場中有很多個風電機組，在將電能送入升壓站前，先要由集電系統將風電機組生產的電能按組收集起來，最終匯集為一條35KV的架空線路。

由于大量應用了異步發電機，當并網運行時，需要從電網中吸收大量的無功功率，所以為了減輕電網無功負擔，提高供電質量，在每臺風電機端都配置了電容器組。鑒于異步發電機的運行特點，當風速及風力機輸出功率發生變化時，注入電網的有功及吸收的無功功率都會發生變化，進而造成風電場母線及并入電網電壓的波動。尤其是在并網時，風電場會瞬時吸收大量無功；而當風速劇增或系統發生故障造成脫網時又會造成電網電壓的驟降，由于機端電容的補償作用在脫網前提高了風電場運行電壓，脫網時會進一步加劇電網電壓下降幅度。[2]

二.大規模風電接入對繼電保護造成的影響

傳統的電網繼電保護是建立在三相平衡且電源為發電機的基礎上，在設置時一般是先假設故障發生時同步電機運行狀況及運行參數不做絲毫變化，進而計算得出短路電流衰減特征與電流大小，再以此為依據對繼電保護進行整定，選擇相應設備。在大規模風電接入系統時，首先是通過升壓變進行升壓，再并入電網，應用的保護仍以電流速斷為主。但是由于風力發電會受到風能的影響，而風能具有不可控的特性，所以風電的輸出功率是在不斷變化的，這樣就導致風電接入后造成線路保護性能下降，在故障時無法可靠動作，運行的完全可靠性無法得到有效保證。通過大量的分析，我們關于大規模風電接入對繼電保護造成的影響有了一定的認識，具體可總結為下列幾條：

2.1保護裝置靈敏度下降

這是因為風電在接入電網是首先通過升壓變升壓，而升壓變中性點需要接地，這會使整個電力系統的零序網絡發展變化，進而影響零序保護，致使保護裝置靈敏度下降。

2.2拒動能力失靈

風電并入電網后，由于缺乏專用的弱饋裝置，當發生短路時，短路電流無法向故障點持續輸出，這會導致并聯點聯絡線無法發揮保護功能，相應的拒動功能失靈。

2.3頻繁脫網

當前國內主要應用的檢同期是在同期開關合入前，先對開關兩端的同期條件（電壓、頻率、角度在允許范圍內，可在定值內整定）是否滿足進行檢測，當滿足時再合入同期開關。為了確保實現風電網絡的穩定運行以提高供電的可靠性，其以電網并網點的方式來實現風力電源的接入，一旦當聯絡線跳閘，相應的風機就會轉為動態過程，檢同期方式就會失效，進而無法實現重合閘，造成風電脫網。

2.4距離保護性能下降

風力發電一般是采用異步發電機，這會影響相應阻抗平面軌跡的變化，影響聯絡線保護的可靠動作，致使距離保護無法充分發揮其保護作用。[3]

三.對策分析

想要在實際的運行過程中，可靠的保障大規模風電接入后整體電網的運行安全穩定性，首先需要電力部門在項目的規劃、設計、建設、運行過程中對風電項目特點進行綜合考慮，合理的對輸電方式、保護配置進行合理選擇。前面我們簡單的了解了風電場及風電機故障的特點，并對其如何影響系統繼電保護的正常運行進行了探討。下面我們針對性的提出一些降低影響的有效措施。

3.1明確故障電流的波形變化

在繼電保護設計時，保護定值的確定主要是依賴于短路電流的衰減特性及電流峰值這兩個因素。而影響保護性能的最大因素是故障暫態時濾波算法及波形變化特點。所以在大規模風電接入電網后，應重點對發生短路故障時，電流波形特點進行深入分析，進而才能更深入的對其他問題進行探討。

3.2妥善解決保護定值及時限問題

繼電保護系統想要可靠的發揮作用，準確的整定保護定值及時限非常重要，鑒于風電場的運行特點，需要對電網保護工作和風電場配置工作進行合理的協調。

3.3加強并網電路重合閘能力

前面我們提到由于受當前檢同期方式的影響，風電會出現頻繁脫網的問題，所以重合閘裝置的應用對于風電機組的安全運行有著重要的意義。當風電場并網線路出現接地故障時，需要根據故障的不同性質采取不同的措施，當單相瞬時接地故障發生時，若并網點電壓低于20%，則機組跳閘，電網恢復正常后，風電已經全部脫網；若并網點電壓高于20%，則機組仍正常運行，當故障消除，電網恢復正常后，風電仍處于并網狀態。當發生單相永久接地故障時，會出現多種不同的情況，但各種情況下重合閘均動作不成功。由于故障點位置、阻值都有著很大的不確定性，造成并網點電壓的不確定，即使應用了低電壓穿越功能，也會出現全部跳閘的情況。為此有必要在保護中使用兩次低電壓穿越，并對持續時間進行嚴格控制。

3.4分析保護裝置

在通過升壓變升壓前，需要通過集電系統將電能匯集到變壓器低壓側母線，在運行過程中集電系統中性點需要接地，這種運行方式會影響風電場的安全運行。單臺風電機發電功率低，在發生故障時對于整個電網影響較小，而集電系統與電網聯系較為緊密，當發生故障時會造成風電的脫網運行。為此有必要對集電系統加以升級，并優化繼電保護配置。如集電系統接地方式可選用經電阻接地這一方式，并配置單相接地保護裝置；風電場已投運情況下，集電系統則可采用經消弧線圈接地的方式，并配置具備自動跳閘功能的小電流接地選線裝置。

3.5加強并網系統的運維管理

通過對風電及并網運行過程中事故數據的準確收集，對于提高繼電保護性能有著積極的意義。隨著在線監測技術的應用，事故數據在后臺機能夠實時的顯示、記錄，通過對這些數據進行歸類、整理，能夠有助于改進繼電保護裝置的設計、改造方案，進而提高大規模風電接入后繼電保護運行的可靠性。[4]

結束語

在上面文章里，我們只是簡單的對大規模風電接入對系統繼電保護造成的影響及對策進行了分析。我們應充分認識到風電技術的應用對于整個社會的發展都有著積極的意義，通過對風電機及風電場特點的分析研究，除了有助于我們降低風電接入對系統繼電保護造成的影響外，還能夠使我們更好的推進風電的發展壯大。

參考文獻

[1]何世恩，姚旭，徐善飛.大規模風電接入對繼電保護的影響與對策[J].《電力系統保護與控制》，2013，（01）：22

[2]徐鳳玲.大規模風電接入對繼電保護的影響與對策[J].《信息技術與信息化》，2015，（11）：71

風電運維方案范文6

我國未來電網發展形態具有高比例間歇式清潔能源大范圍消納，與周邊國家聯網構建全球能源互聯網以及會大量應用VSC電壓源換相直流輸電等特征，交直流電網相互影響的動態響應速度加快。要滿足大電網安全穩定需求，重要的基礎是建設發展控制保護專用信息通信網（ControlandProtectionDedicatedNetwork，CPDN）（簡稱控制保護專網），實現大范圍多類型電網信息交互、融合。D-5000的WAMS系統因時滯長難以承擔控制的任務。控制保護專網信息中心級別按照信息中轉兩層架構，實現二次設備接入安全識別、信息流量控制、信息優先級調度等功能。控制保護專網原型系統已經在華中電網建成投運，新一代控制保護專網建成后，能夠實現控制與保護系統之間的信息交換，有利于相互之間協調；安控系統將具有感知電網運行趨勢的能力，有助于安全與效率之間的平衡；調度自動化業務遷移至控制保護專網后，性能指標將得到提升。控制保護專網的建設將是電網運行控制水平大幅提升的重要基礎。

關鍵詞：

全球能源互聯網；控制保護專網；信息轉運及控制；架構

引言

目前，我國電網已經到了非常特殊的發展時期，電網的特點和特征比較突出。同步電網裝機容量規模已經位居世界前列，最高電壓等級、最大輸電容量的特高壓交直流工程和電網已經建成投運多年，并初步形成特高壓交直流電網，同一送端電網、同一受端電網接入超/特高壓直流工程數量和容量規模在全球是獨一無二的[1]。不遠的將來，我國將首先推動“一帶一路”周邊國家電網互聯互通，進而實質性推動構建全球能源互聯網，因此需要更大范圍傳輸清潔綠色能源[2]。此外，我國電力行業工程師駕馭大電網安全穩定可靠運行能力面臨著新的考驗，需要面對有挑戰性的新需求。

1電網發展控制特點及其對信息通信技術的需求分析

1.1高比例間歇式清潔能源發電是未來電網發展的主要形態，需要發展結合多源信息的新型運行控制技術

根據我國能源發展戰略行動計劃（2014年—2020年），風電重點規劃建設酒泉、蒙西、蒙東、冀北、吉林、黑龍江、山東、哈密、江蘇等9個大型現代風電基地，到2020年，風電裝機達到2億kW。風電裝機規模接近華北或華中或華東2016年電網裝機水平，華北、華中、華東、西北及東北電網消納風電比例約20%~30%。隨著中國經濟的持續增長，無論是從國內還是國外的視角來看，中國應對全球氣候變化責任壓力都在持續加大，高比例（10%~50%）風電、光伏等清潔能源消納是未來電網發展的主要形態[2]。風電、光伏等清潔能源發電具有間歇性、隨機性特點，風電發電負荷較大區間一般在后半夜，電網負荷處于低谷，在北方供暖期間熱電聯產機組以供熱定電模式為主，電網調峰調頻壓力巨大。電網調峰主要依據調度發電計劃曲線及依靠調度自動化AGC系統協調，調整常規發電機機組、抽蓄機組等出力，調整響應時間一般在分鐘級。電網調頻也是依靠常規發電機包括抽蓄機組，根據頻率偏差自動實現調速器及原動機系統的功率調整。依據儲能情況（如火電原動機壓力包、水電水頭）調整響應時間一般在秒級至數秒級甚至到分鐘級范圍。電網應對更高比例間歇式清潔能源發電的策略，一方面需要建設堅強的交直流混聯電網，包括發展配套的抽水蓄能及電化學儲能等大規模電量型儲能系統，為大規模、高比例間歇式清潔能源發電消納提供必要的物質基礎；另一方面，風電和光伏發電短期功率預測已基本實現大范圍應用，對于提高電網更高精度的發電調峰和調頻控制具有工程應用價值，結合大范圍采集電網實時運行狀態、物聯設備等多源信息的系統運行控制薄弱環節分析、調峰/調頻能力分析等技術，實現大規模風電、光伏發電場主動功率調整，提升整個電網的運行控制水平。

1.2特高壓直流送端同方向、受端同方向并以捆狀

輸電，需要發展利用多源信息的新型交直流混聯電網協調控制技術±800kV天山—中州特高壓工程額定輸送容量達800萬kW、輸電距離2191.5km，于2014年1月13日完成全部系統調試試驗并正式投運，是我國首個送端風電與火電以打捆配套建設電源方式并大規模遠距離送出工程[3]。2017—2018年，還將陸續投運以風電與火電以打捆配套建設電源方式的±800kV、800萬kW酒泉—湖南、1000萬kW錫盟—江蘇2條特高壓工程。預計到2020年，送端西北、華北、東北“三北”并且受端在華北~華中~華東方向的直流工程將達到20多回[4-5]。當前我國電網建設發展存在“強直弱交”現象，特高壓直流的建設投運速度遠遠超過特高壓交流，交流電網可能難以承受故障轉移功率沖擊或者難以為多回特高壓或超高壓常規直流電網換相換流器（LineCommutatedConverter，LCC）提供有效的電壓支撐，交流系統存在薄弱環節，還可能反過來限制特高壓直流輸送能力[6]。如2015年9月19日，錦蘇特高壓直流帶負荷540萬kW發生雙極閉鎖，造成華東電網頻率跌落至49.563Hz、越限持續207s，對電網安全穩定造成嚴重影響[7]。為解決“強直弱交”問題并保障電網的安全可靠運行，一方面需要按照“強直強交”原則構建交直流協調發展交直流混聯特高壓電網；另一方面，客觀上電網已經形成送端同方向、受端同方向、直流落點密集多條直流捆狀群，可能影響的范圍更加嚴重，客觀上需要考慮利用多源信息，加強直流捆狀群與交流電網的協調控制能力，更好地應對大規模、高比例間歇式清潔能源大范圍消納。

1.3電力系統一次設備“電力電子化”特征發展趨勢明顯，需要發展與此相適應的快速安全穩定控制技術

隨著大功率絕緣柵雙極型晶體管（InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT）、脈寬調制（PulseWidthModulation，PWM）和多電平控制等技術的成熟，國內自換相的電壓源換流器（VoltageSourceConverter，VSC）直流實現了示范工程應用[8]。上海南匯、廣東南澳、浙江舟山等以電纜線路輸電形式的多端柔直工程已經建成投運，即將規劃建設渝鄂±500kV背靠背柔直工程，以及以架空線路輸電形式的±500kV張北柔直電網科技示范工程，工程計劃于2018年前后建成投運。張北柔直電網工程將重點示范的安全穩定控制關鍵技術主要有：純風電和光伏發電系統并且無常規同步電源電網運行控制技術，直流電網與落點交流電網有功功率和頻率類、無功功率和電壓類的協調控制技術，以及直流電網與風電、光伏、抽水蓄能等多能源發電協調控制技術等。LCC常規直流采用晶閘管只能控制導通而不能控制關斷，通過控制觸發角實現直流電壓一個維度調整控制；VSC直流采用基于IGBT和與之反并聯二極管組成基本模塊的核心部分，可控制導通和關斷，進行2個有功類和無功類維度調整控制[9]。因此VSC柔直的動態響應比常規直流響應更快，柔直電網可控制的目標也隨著節點規模的增加而增加。為充分利用柔直電網“電力電子化”特征明顯的快速響應性能，需要依靠控制信號傳輸時滯小、容量大、覆蓋范圍廣的信息通信處理技術，利用風電和光伏發電短期功率預測、D-5000調度自動化、交直流電網實時運行狀態數據等多源信息，滿足柔直電網與交流系統間多元化控制的需求和多目標控制可能需要協調的需求，也可以適應未來電網高比例間歇式清潔能源發電大范圍消納的需求[10]。

2與安全穩定分析控制業務相關的信息通信技術發展現狀

從大電網安全穩定計算分析和控制的角度來看，信息通信技術涉及安全穩定控制專用通道、調度自動化D-5000平臺SCADA/EMS系統和WAMS系統，以及智能變電站網絡系統。

2.1電網安全穩定控制信息通信專用通道

采用專用信息傳輸時滯小，數據傳輸可靠性較高。即使在信息通信通道檢修情況下通道也能夠實現“一主一備”模式運行，能夠在300ms內實現從信號觸發、處理到安全穩定控制裝置動作完畢全過程[11]。安控系統對于電網的安全穩定運行發揮了重要作用，目前已經投運的安控系統相互間并沒有信息交互，處于信息孤島狀態，適應未來電網多目標、多約束條件下安全穩定控制的壓力較大。

2.2調度自動化網

SCADA系統承擔EMS調度自動化系統重要數據采集等任務，基本理念是假設系統運行狀態在分鐘級范圍內變化不大。調度自動化系統的安全穩定計算分析功能是EMS高級應用系統中近幾年逐步接近于成熟的業務，是調度運行人員了解和掌握電網安全穩定特性的重要手段之一。面向安全穩定分析業務的優點及不足分別表現在以下幾方面。優點：計算分析所需數據量豐富，潮流計算所需的電源開機、電網一次設備投運狀態及變電站負荷等電網結構和電網運行狀態等主網信息均能夠提供，基本可以滿足計算分析業務需要。不足：難以實現安控裝置動作邏輯模擬功能，原因是廠家多、裝置量大而廣，接口很難接入在線安全分析系統，較難實現實時校核安控策略對當前狀態適應性的功能。WAMS系統包括PMU裝置已經廣泛應用于電力系統，應用最多的是系統運行狀態監測和記錄、故障錄波；其次是用于基于實時量測數據的電網運行軌跡分析，如小干擾穩定分析和擾動源定位等功能。基于WAMS系統的穩定控制理論上研究的較多，用于安全穩定實際控制的成功案例幾乎沒有，究其原因首先是用于控制的信息傳輸機制欠缺，在建設設計階段沒有提出應用于控制的需求以及欠缺大量控制信息傳輸時如何處理的方法，WAMS系統只是定位于錄波和數據存儲，其正常運行時時滯可能很小，但通信鏈路檢修狀態下時滯可能長達數秒級，難以滿足安全穩定控制信息對時滯、通道可靠性等方面的要求；其次是采用IP尋址技術，大量信息時存在網絡阻塞問題。

2.3智能變電站

智能變電站發展的驅動力之一來自設備層面，節約人力和物力資源以及環境資源，提升變電站運行效率。與以模擬量量測信號為特征的常規變電站相比較，智能變電站信息化、網絡化程度較高，變電器、開關等一次設備和電力系統自動控制裝置二次設備狀態參數和運行數據可采集、匯總的信息倍增，變電站包括自動控制、運維效率等業務在內的運行水平顯著提升。從大電網安全穩定控制的角度來看，雖然智能變電站可以利用的信息容易獲得、控制輸出也更易實現，智能變電站的控制對象為變壓器抽頭調整等站內慢速過程的調整、低頻/低壓減載等電網安全穩定第三道防線設備的控制對信息通信時間響應性能要求不高。但電網安全穩定第一和第二道防線，對信息通信時間響應性能要求較高。智能變電站如果緊急控制期間出現網絡阻塞或丟包等問題，將增加信息通信時延，對穩定控制效果不利[12]。

2.4控制保護專網原型系統建設經驗教訓和分析

國家863計劃“提升電網安全穩定和運行效率的柔性控制技術”課題研究了大電網智能柔性控制系統，在華中電網成功進行了示范應用以及長期運行，華中跨區交直流協調控制系統工程具備9回直流和交流系統共70個信號的協調處理能力，除具備直流緊急功率控制功能外，還具備直流功率調制和直流阻尼調制等功能，驗證了基于多源信息中轉調度模式的跨區協調控制工程實施可行性，提升了電網運行效率和安全穩定水平[11]。圖1為示范工程控制保護專網原型系統，站間流向為信息通道。在示范工程實施過程中的經驗教訓為：WAMS系統信息傳輸時滯長，難以滿足廣域控制對信息高速、可靠傳輸的要求；控制用信息通信系統多采用點對點形式，未實現信息聯網，信息難以實現共享、利用率低；控制信息與調度數據網彼此孤立，難以實現聯動。信息化是智能電網發展的重要特征之一，在配用電側尤為重要，主網具備多源數據融合、滿足多業務實時數據傳輸需求的信息通信系統是實現大電網智能分析與廣域協調控制的基礎。隨著國家能源戰略對特高壓交直流發展計劃中“四交、四直”的落實，大規模新能源基地及其送出工程的投入建成，以“三華”電網為中心的特高壓交直流混聯電網的“強直弱交”特征更為突出，大電網的安全、高效運行需要以更為靈活、可靠、高速的信息通信體系為基礎的安全穩定分析及控制系統作為必要的保障。必須研究基于廣域多源數據實時中轉處理的穩定控制信息通信體系架構及具有可操作性的構建方案和運行控制措施，滿足安全穩定控制實時性和可靠性的要求，解決不同安控系統信息的“孤島”問題、原有WAMS系統時延至少數秒和難以承載海量實時信息傳輸問題以及連鎖故障防御仍處于被動防御狀態等難題。安控、WAMS、智能變電站及控制保護專網穩定控制性能和功能拓展性能比較如表1所示。

2.5控制保護專網實現思路及核心功能要點

從以上分析可以看出，與安全穩定分析控制相關的信息通信業務雖然能夠滿足當前電網的需要，但難以滿足未來電網的需要，有必要建成面向電網安全穩定業務需要的控制保護專網。控制保護專網的建設要點是：實現信息通信流可管、可控，并可以管理安全穩定控制類設備的自動接入身份識別。從帶寬及利用率、業務承載能力等方面來看，SDH/MSTP業務小范圍用于安全穩定分析控制已是成熟技術，但用于應對大范圍、大容量安全穩定控制信息交換其承載能力壓力較大。需要考慮采用PTN技術，設備帶寬達到1000M和10G，業務承載性能更好，實際成熟時應考慮優先采用[12]。此外，對于輸電距離達到數千km或者對于通信時滯敏感場景，可以考慮載波通信技術，類似于股票信息交換技術也可利用，大量信息同時觸發，可靠性也較高。

3控制保護專網關鍵支撐技術及應用前景

3.1關鍵技術

從未來適應高比例清潔能源消納的電網發展形態以及電網安全穩定協調控制的需求分析，未來電網需要發展滿足安全控制大范圍信息交換、捆狀多換流站間協調控制等方面的技術，發展基于控制保護專網的跨區大容量輸電交直流電網協調控制技術，核心是實現原有安全穩定控制專網、調度自動化網、站域網等信通網的安全穩定控制保護業務數據融合，特征是具備信息傳輸通道和信息流的“調度”管控能力、管控多廠家信通和安控以及監測設備的標準化接入，適應我國電力市場化復雜運行條件、大范圍和高比例間歇式清潔能源消納等背景下的安全穩定分析與控制業務發展需要。主要關鍵支撐技術體現在以下幾方面。

1）控制保護專網信息通信通道架構和信息管控及設備研制。主要研究建設控制保護專網組網技術路線及技術經濟比較，制定控制保護專網安全防護、信息交換標準，研發信息通信硬件管控平臺（核心芯片）、軟件管控平臺，研制適應控制保護業務數據轉發模式的信通設備。

2）基于控制保護專網的交直流協調控制技術研究。研發適應更多直流信息交互、具備連續換相失敗防御的交直流協調控制方法；借鑒運行方式計算數據安排的思路，研究結合實時信息等多源信息的跨區輸電穩定特性、安控策略校核方法；研究基于多源信息的連鎖故障主動防御技術，包括聯絡線振蕩中心廣域快解和振蕩軌跡預測解列技術。

3）基于控制保護專網的安全穩定控制關鍵設備研制。研制監測與控制一體化設備，監測設備支持控制信號、支持物聯設備信息處理、支持電磁暫態記錄、支持控制設備自適應模塊化接入，解決在役PMU錄波性能不一致、對控制支撐薄弱問題；研制能夠遠程維護、支持多源信息接入的安控裝置；研究與直流、安控設備信息交互的接入技術標準。

4）研發支撐全球能源互聯網格局的信息通信架構及設備研制。研發支撐多業務并且信息安全符合防護要求的大容量、高性能信息通信技術，研制自適應安全身份識別和辨識等關鍵設備，突破PTN技術瓶頸。

3.2應用前景

控制保護專網建成后，能夠實現控制與保護系統之間的信息交換，有利于相互之間協調；安控系統將具有感知電網運行趨勢的能力，有助于安全與效率之間的平衡；調度自動化業務遷移至控制保護專網后，在線安全分析等高級應用數據質量等性能指標將得到提升；安控裝置動作邏輯實現聯網后將能夠實現安控策略實時分析校核；交直流協調控制系統將具備更廣域的控制能力，能夠實現直流送端與受端聯合多回直流相繼長時間換相失敗的交直流系統主動防御，控制保護專網應用前景廣闊。

4結語

基于國家863計劃項目配套跨區交直流協調控制示范工程成功經驗，為適應我國未來電網發展形態以及全球能源互聯網建設發展需求，提出了發展廣域交直流協調控制技術的思路，重點建設控制保護專網，重點研發接入控制保護專網的新型安控裝備和信通管控平臺和設備，同時也需要實現針對跨區輸電結合多源信息分析和控制技術上的突破。實現故障跨區影響傳導的預防性協調控制，是一種適應于大電網發展趨勢的跨換代技術，對于安全穩定控制保護技術的發展具有重大影響和示范作用。

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