风电场多建设在地广人稀地区,其系统控制存在一定难度,目前我国已建成的风电厂应配置了自动化控制系统,数字时代下要进一步提升风电生产的效率和质量,还应加大智能化技术在风电工程自动化控制系统中的应用,为电力实业发展提供技术支撑。

1 风电工程自动化控制中使用智能化技术必要性和可行性

1.1 智能化技术应用的必要性

风力资源本身具有可再生性特点,这为风电生产创造了良好的资源条件。现阶段我国风力发电应进入到快速发展阶段,但在风险控制中仍存在一定的技术问题。因风电本身存在随机性和间歇性特点,这使得在进行大规模风电并网时电力质量控制效果不理想,同时存在一定的安全隐患。基于此,在风电生产及并网管理中有必要对存在风险设备的功率进行平衡控制,确保存在风险设备功率输出波动处于可控范围;这要求风电企业在电力生产中对现有自动化控制系统进行深度优化。另外,在双循环经济格局及碳减排背景下,我国电力企业提出了要建立新型电力生产与供给服务体系,这必然会增加风力发电的电网规模和设备容量,然而现阶段的电网控制技术使得风电资源能利用效率较低。基于此,加大智能化技术在风电生产中的应用,实现自动化控制系统与智能化技术的融合已经成为风电产业发展的必然要求。

1.2 智能化技术应用的可行性

与其他类型的电力机组相比,风电厂的有功节能存在一定限制性。在当前风电生产中基本上都采用功率控制方法对风电机组的最大功率进行合理控制。从控制效果来看,这种方式不仅提高了风电厂的工作效率,而且使风力机制保持在最大功率输出的状态。实际控制中,这些功能的实现均是通过数字化设备实现,而数字化是实现智能化的基础所在,新时期这些数字化设备又能为智能化技术的应用创造良好条件。即在风电生产中,以数字化设备为载体、以自动化控制系统为基础、以智能化技术为核心的全新控制模式是切实可行的[1]。

2 在风电厂电气工程自动化控制中的应用

2.1 自动化与智能化的融合应用

信息时代下智能化技术获得突风猛进的发展,在多个领域均有广泛应用。如可视对讲是智能化技术应用的全新形态,越来越多的厂商开始进行可视对讲用户端设备的打造。在风力发电中,基于现阶段的自动化控制系统融入智能化可视对讲系统,能为风电厂检查、运作等工作的开展创造良好条件。实际应用中只需将管理端的App安装到具有Andriod系统的可视对讲用户终端上即可。从管理效果来看,能替代当前风电厂较为繁多的管理设备,在一定程度上简化了风力发电过程自动化控制系统的结构设置,同时也简化了管理人员的操作,提升了管理人员在风电生产、管理中的体验[2]。

2.2 整合传输系统的数据

风电发电生产需要进行大量电力基础资料收集和计算处理。传统自动化控制模式下传输系统各类型数据的整合效率较为缓慢,同时数据整合易出现偏差。将智能化技术融入自动化控制系统能实现数据传输系统的有效优化:在实际传输中,通过ICP/TP传输协议的管理有效提升了数据传输的全面性、准确性和安全性;基于具有标准控制功能的传输协调,智能化技术还为自动传输系统创建了一个高度共享的信息存储、分析和应用平台,即通过一个较为完善的综合布线系统和网络设备,就能充分解决不同系统内部之间的通信问题;在实际控制中,这些传输系统数据的整合和应用主要是依靠公共局域网以及宽带路由器等装置完成访问,其在提升传输系统数据智能化控制水平的同时充分保证了数据的安全性。在智能化技术的支撑下,管理人通过局域网访问Internet并通过可视对讲设备对终端进行控制,即可实现各发电装置运行状况的有效监测,确保电力资源生产、输出的可靠与稳定[3]。

2.3 基于智能化的分析技术强化和应用

作为风力发电自动化控制系统中的重要组成,门禁一卡通和车辆管理系统对于风电厂、电力用户的生活具有较大影响。在风电工程自动化控制系统中,智能化技术的应用使得整个系统地分析能力得到极大提升,尤其是随着物理链路以及协议对接技术的成熟,智能化系统的用户端设备与风力发电设备得以紧密相连,这为风险应用分析创造了良好条件,有效提升了风电应用中的控制效率和精度。

2.4 智能感应技术应用

新经济形态下对于风电的应用提出了较高要求,在风力发电厂管理中要进一步深化智能化技术在电力自动化控制系统中的应用,则应对现有控制系统进行优化,并创建全新的智能电网系统;该过程需较多复杂且庞大的电网设备。在这些风电设备应用中,有必要对其进行高精度监测管理,科学地整合和分析各设备的监测数据,并通过分析的结果来指导风电设备控制管理方式,这样能在提升风电设备智能化控制水平的基础上,确保设备运行及电力生产的稳定性。现阶段智能感应器、无线感应器等设备的应用为风电设备智能化控制创造了有利条件,其有效地扩大了风电产业的发展规模和效益。

3 智能化技术应用效果评估

3.1 提升了模型控制的精确性

风电生产中自动化控制系统的控制效率受控制对象的数据库大小及动态方程比复杂程度的影响。在传统控制模式下风电自动化控制的模型较为复杂,且受控制参数持续性波动影响,很难全面、准确的掌握风电生产、输送过程中的频率变化情况。且在实际控制中受一些不可控因素及主观因素影响,自动化控制模型的应用效果相对有限。将智能化技术融入电气工程自动化系统后,电气工程自动化控制过程会对原有的模型进行智能优化,有效降低不可控的非主观因素对控制过程的干扰程度。同时风电智能化控制是通过大量的信息数据实现,在使用智能化技术的同时会配套使用大数据技术,利用该技术能更加准确地掌握风力发电机的相关数据,并实现数据的整合、集中、分析和应用,这使得风险控制方案更具针对性,确保了风电生产设备运行的稳定性、可靠性。

3.2 保证风电资源利用效率

在以往的风电生产控制中自动化控制系统具有效率低下的缺陷,尤其是在风险随机性和间歇性控制中,自动化控制系统并不能较好地发挥控制作用,这使得风电生产及并网管理中设备功率波动较大,严重地阻碍了风电资源的利用效率[4]。智能化技术大大提升了电气系统的自动化控制水平。实际控制中一旦自动化控制系统中的相关数据出现波动,则智能化控制器会在发出报警的同时,通过预先设定的程序对波动的数据进行检测、分析,并提出较为可靠的控制方案。这一控制模式降低了工作人员的压力,节约人力成本,同时其使得风电自动化控制系统的控制效果更加灵活、突出,这为风电资源的安全、高效应用创造有利条件。

双循环经济格局下,我国风电建设规模进一步扩大,只有充分认识到智能化技术在风电自动化控制系统中的应用价值和优势,然后深化智能化技术在风电工程自动控制系统中的应用,这样才能提升风电生产、运行系统的自动化、智能化控制水平,保证风电利用效率与质量,并促进风电产业的健康、有序发展。