天津瑞能电气专家：如何理解电网友好型风电智控系统

能见APP讯：10月19日，2016年北京国际风能大会暨展览会在中国国际展览中心召开。天津瑞能电气有限公司系统部经理、博士赵家欣在分论坛上作了发言，他演讲的题目是，电网友好型风电智控系统。

以下为发言全文：

大家好，我叫赵家欣，来自天津瑞能电气有限公司，这个题目比较老，友好型跟智控系统很早提出了，风电发展情况下友好型跟智控又有什么要求我们来看一下，先说一下对电网友好型概念，对风量低穿耳熟能详，高穿是后面说的，孤岛穿越我们在一些实际案例中反复的去发现一样一个现象，就是说电网真的是把我们新能源看作是一个电源还是一个负荷，它的一些保护层面上其实把风电场看成副电厂处理，我的重复杂和低穿，我脱网情况下不能运行，压频稳定性不要多说，希望我们新能源可以辅助电源稳定它的电压稳定它的频率。因此友好型风机对涉网标准一步一步提升了。

再说一下另一个方面，我们现在一起交流一下，风电的一个整体的发展趋势又是什么样子的？有人肯定会说是在于海上风电我们是一个发展，但是海上风电是一种应用，技术发展大型化、高可性、高控制性能，易/免维护。我们不断去开发这方面技术情况下有没有想过会引发一个什么样的问题，我总结一下主要这三个方面，一个就是这种运行物理工况增多，我们算法做的越复杂，可能引起的不稳定性反到越高。另外一方面控制要求的提升，还有一个是不稳定性可靠性一个增大。这样整体解决思路我们去开发一种风电的智控系统，去来满足我们风电需求大型化的要求。

现在给出定义，对于友好型智控系统，每个公司都有自己的想法，我们认为所谓的智控系统有三大能力，首先是感知能力、适应能力、进化能力，从人的角度理解，感知能力使这个系统对各个状态量有观测能力，了解自身是怎么样同时了解外部发展怎么样的。第二个适应能力前面说了咱们风电以后穿越各个不同的物理工况，在多工况控制下能不能起到平滑过渡这是适应能力极强体系。进化能力根据先验参数和一组数据完成控制模式和参数自动寻优。给出一个定义，友好型风机具备故障穿越及功率条度能力的风电系统，智控系统有三大能力感知能力适应能力进化能力。所以说我们认为对于友好型智控系统不仅是设计指标，更是一种设计理念，前面说的太抽象了，有没有一些实际案例在这里给大家，这里举出三个案例，一个传感器故障诊断和容错运行，根据各个厂家不同，可以有5-7个电压传感器，6-12个电流传感器，1个位置传感器，作为电控系统的眼睛传感器至关重要的，传感器需配合调理电路一直到我控制芯片整个过程，它是易损易老化的部件，如果传感器坏了怎么样，我们传统解决方案又是什么，我们经常采用这样方案，需2备3，需1备2的备用方式，这样会产生什么样问题，成本增加，因为本来是较少就解决非要增加一个，另外一个无法摆脱易损易老化特质，备用传感器也是高温高湿备用，还有测量精度有限，受空间及位置限制，多按一个能量密度再次降低一些。相比之下智控型友好解决方案，这是我们大体做的一个，采用动态观测方式，配合这种切换实现最终控制，不增加备用情况下，可以使故障后，如果故障既然能够完整运行，另外通过完备的观测体系可以实现系统内外变量全息投影，极大提升系统感知能力，建立完善的评价体系，平滑过渡至容错状态，提升系统适应能力。在这里我们给出我们一组实验模型可以看到在传感器故障前和故障后，控制效果不受到任何影响，位置上的观测同样可以复用到电流观测。

第二个实际案例就是多物理工况故障穿越，前面说不仅仅低穿，高穿都会加入到工作中，完备的故障穿越技术是电网友好性的重要体现，传统解决方案多状态机跳转切换，逻辑设计复杂，模式跳转以滞环方式实现，环宽过小易引起系统震荡，环宽过大影响切换准确性，三种故障模式间存在重叠区域，重叠了怎么办有没有更新的解决方案。我们提出友好型风电智控解决方案，首先综合判断，识别高低孤穿，实际控制采用连接函数，我使我的正常高低孤进行模糊化，另外我们设计把判断条件融入到控制策略，根据外部工况去调整我变化的策略，最终高低孤穿最终让系统安全可靠运行，我们达到这样目的就可以，具体在高穿低穿孤穿不在乎，我们需要的让系统稳定运行下面。

给出最后案例特定谐波消去策略，做算法非常熟悉这个是我们实验模型，这个实验是非常烂是我们故意把它做烂的，可以看到双馈并网电流非常差的，谐波电流已经严重超标了，常见的谐波双馈机型怎么解决它，常规方案，常用谐波消去策略，多旋转坐标变换，还有工业上常用的谐振控制器，还有重复控制，这些方案都会造成这样一个问题，是会发生系统振荡的，这在实际和实验中大家注意都会有。谐振特性影响系统动态性能，如果大家从频率图上可以清楚看到它在动态性能上加入不加入我差多少，我们为了消谐我们为了性能不好，参数不合理反而引起振荡。这种情况下我们怎么去根据把实际理论进行落地，怎么形成真正谐波消去策略，大家看到友好型智控解决方案，我们可以说基于是谐振控制器，把整体建模分期，而且在核心控制模块加入滤波补偿模块，实现误差跳转，那么它的一个特点首先我在做自动调节实现进化能力，另外一个是通过不常模块实现谐波跟补充模块结耦，最后基于系统建模分析全工况稳定编辑特性，因此可以达到100%避免失败的现象，最后是电网谐波含量较低的时候会自动退化不影响系统动态性能。最后看一下整体效果，消谐前、消谐后，一直程度。

最后是总结，风电智控是一种高深技术吗，其实不是，我们做技术的大家看一看都明白，我觉得友好型风电控制系统注重细节匠心设计，总体用80%工作其实只用到我们20%精力，这实际上实现产品从无到有的研发，我们如果真的想去实现产品从有到精消耗80%精力完成20%工作，总体来讲后者决定高度，我在此与全体风电同仁共勉，谢谢大家！