這種充分利用直驅(qū)機(jī)組技術(shù)特點(diǎn)調(diào)動機(jī)組自身能力，進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)腣MP（Voltage/Var Management Platform）裝置，頗具性能與成本優(yōu)勢。如今，它已經(jīng)成為電網(wǎng)企業(yè)與風(fēng)電業(yè)主的心頭好。
11月中旬，天潤新能組織山西省電力公司、中國電科院、國網(wǎng)山西電科院、四川大學(xué)、中能建、金風(fēng)科創(chuàng)、天誠同創(chuàng)等8家單位，對一款名為“VMP”的系統(tǒng)調(diào)試方案進(jìn)行了評審。在通過該評審后，天潤新能得到了進(jìn)一步調(diào)試許可，在其風(fēng)電場中接入金風(fēng)VMP系統(tǒng)?？梢灶A(yù)見，業(yè)主企業(yè)通過采用VMP系統(tǒng)調(diào)節(jié)風(fēng)電場無功補(bǔ)償，有望取消SVG、SVC等傳統(tǒng)無功補(bǔ)償設(shè)施，降低風(fēng)電場整體投資成本和提升區(qū)域電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平的目標(biāo)，向前邁出了一大步。
那么，VMP到底是什么，有著革新傳統(tǒng)無功補(bǔ)償方案的本事？
寧夏一個安裝有金風(fēng)VMP設(shè)備的風(fēng)電場
金風(fēng)VMP是什么
理解VMP，先要理解無功補(bǔ)償。
風(fēng)機(jī)在發(fā)電的過程中，配套的變壓器要消耗無功功率，從而對電壓產(chǎn)生影響，使其出現(xiàn)波動。在特殊情況下，這種波動甚至導(dǎo)致風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)。為保證穩(wěn)定運(yùn)行，我國并網(wǎng)的風(fēng)電場，都強(qiáng)制安裝集中無功補(bǔ)償裝置。而目前應(yīng)用最多的無功補(bǔ)償裝置是SVG等。
然而，SVG等傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償方式，存在一定不足，令業(yè)主比較頭痛。
據(jù)了解，進(jìn)入市場較早的一批SVG裝置，設(shè)備可靠性一般，可利用率很低。還有一些此類裝置，難以完成其本職工作：如在系統(tǒng)電壓低于90%，最需要無功補(bǔ)償時，其無法給與快速而有力的支持；當(dāng)系統(tǒng)電壓恢復(fù)時，其又因?yàn)榉磻?yīng)慢，將系統(tǒng)電壓抬高，超過110%，使系統(tǒng)又不得不面對高電壓風(fēng)險。同時，由于SVG存在有占地面積大（升壓站需占地90平米左右），耗電量高（耗電量占風(fēng)整場總耗電量的10%左右）等經(jīng)濟(jì)性問題，使業(yè)主在養(yǎng)活它時，不但費(fèi)神費(fèi)心，還相當(dāng)費(fèi)錢。
而金風(fēng)VMP（Voltage/Var Management Platform，即金風(fēng)風(fēng)電場電壓/無功功率管理平臺）系統(tǒng)屬于一套控制裝置，它通過發(fā)揮和利用風(fēng)機(jī)能力來發(fā)無功功率。VMP根據(jù)風(fēng)電場缺少的無功額度和電壓波動情況，控制每一臺機(jī)組，釋放其所具有的無功補(bǔ)償能力。
“以前是集中一個裝置專門干這個活，現(xiàn)在只需裝一個監(jiān)控設(shè)備。它就像一個樂隊(duì)指揮，指揮每臺風(fēng)機(jī)去根據(jù)需求發(fā)無功。這些機(jī)組在發(fā)了無功后，既不會影響發(fā)電量，也不會增加負(fù)荷，更不會增加風(fēng)機(jī)故障。”金風(fēng)科技一位負(fù)責(zé)并網(wǎng)設(shè)備研發(fā)的產(chǎn)品經(jīng)理談到。
那么，既然這個“樂隊(duì)指揮”看上去像個新人，他足夠踏實(shí)可靠嗎？
其實(shí)在歐美地區(qū)用風(fēng)機(jī)補(bǔ)償無功的方式較為普遍，使VMP技術(shù)受到廣泛認(rèn)可。例如，根據(jù)業(yè)主要求，金風(fēng)科技在其國外的風(fēng)電場中，都安裝了這個裝置。在國內(nèi)，也已經(jīng)有40多個風(fēng)電場使用了金風(fēng)VMP設(shè)備，這些設(shè)備在運(yùn)行過程中，沒有出現(xiàn)一起因故障問題導(dǎo)致停機(jī)的情況發(fā)生。
金風(fēng)VMP的全部設(shè)備裝在一個標(biāo)準(zhǔn)柜中
金風(fēng)VMP有多強(qiáng)
據(jù)了解，金風(fēng)科技是第一個，也是唯一一個在中國推出VMP設(shè)備的企業(yè)。這不免使人產(chǎn)生疑問：為什么這種好東西，又是由金風(fēng)科技研發(fā)而成的？據(jù)上述產(chǎn)品經(jīng)理坦言，這是因?yàn)榻痫L(fēng)科技推出的風(fēng)電機(jī)組，主要使用了永磁直驅(qū)技術(shù)路線，而VMP的優(yōu)點(diǎn)在永磁直驅(qū)機(jī)組上可以被發(fā)揮得淋漓盡致。
一方面，安裝有VMP系統(tǒng)的機(jī)組在發(fā)無功時，在電網(wǎng)側(cè)就相當(dāng)于一個小的SVG在運(yùn)行，變流器承擔(dān)了主要的控制工作。金風(fēng)的永磁直驅(qū)機(jī)型使用了全功率變流器，全功率變流器由于容量大，其可控范圍也就更大。另一方面，在系統(tǒng)出現(xiàn)低電壓或高電壓時，可通過全功率變流器的快速調(diào)節(jié)控制，實(shí)現(xiàn)正常狀態(tài)（以下簡稱穩(wěn)態(tài)）到特殊狀態(tài)（以下簡稱暫態(tài)）下的平滑切換。機(jī)組能夠做到零電壓和高電壓狀態(tài)穿越。
“電力系統(tǒng)暫態(tài)過程需要什么樣的電流最舒服，風(fēng)機(jī)變流器就可以給它什么樣的電流。因?yàn)榛谥彬?qū)技術(shù)，全功率換流器在暫態(tài)過程輸出的所有電流都是可控的”，并網(wǎng)產(chǎn)品經(jīng)理如是說。
實(shí)現(xiàn)上述平穩(wěn)切換，其實(shí)并不是一件簡單的事情，這需要VMP補(bǔ)償無功的速度與精度都相當(dāng)高，也需要機(jī)組的就地響應(yīng)和配合。VMP與風(fēng)機(jī)配合，無功控制響應(yīng)速度，在暫態(tài)條件下能真正達(dá)到40毫秒至50毫秒，有效滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。并且因?yàn)橐子诳刂?，完全按照電壓跌落比例進(jìn)行無功電流補(bǔ)償，不多也不少。直驅(qū)風(fēng)機(jī)的無功電流快速補(bǔ)償特點(diǎn)，也避免了在低電壓穿越過后的系統(tǒng)恢復(fù)過程中，由于傳統(tǒng)無功裝置反應(yīng)慢，無功過剩使系統(tǒng)高壓的風(fēng)險。
上述一切早已有實(shí)例為證。一個位于寧夏，總?cè)萘繛?75兆瓦的風(fēng)電場，在2014年曾遭遇系統(tǒng)低電壓過程，VMP裝置迅速將風(fēng)機(jī)切換至?xí)簯B(tài)模式，風(fēng)機(jī)機(jī)組控制將有功電流降下去，同時向電網(wǎng)注入無功電流。在系統(tǒng)低電壓過程中，風(fēng)機(jī)發(fā)出的無功電流與電壓跌落成比例增加。2秒后，風(fēng)電場低電壓穿越完成，VMP自動將風(fēng)機(jī)切換到穩(wěn)態(tài)模式，低電壓穿越過程做到平滑、無縫銜接，令風(fēng)電場機(jī)組成功地實(shí)現(xiàn)了一次“自我救贖”。
某風(fēng)電場在電壓控制過程中經(jīng)歷低電壓穿越，VMP迅速進(jìn)行無功補(bǔ)償
金風(fēng)VMP有多省
省的就是賺的。除在可靠性與性能方面使業(yè)主高枕無憂外，金風(fēng)VMP所具備的成本優(yōu)勢，也能為業(yè)主節(jié)省不少真金白銀。
對于已建成的風(fēng)電場而言， SVG等傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置耗電量相當(dāng)大，同時，設(shè)備維護(hù)也存在不少支出，持續(xù)消耗著業(yè)主利潤。尤其對于存在棄風(fēng)限電的風(fēng)電項(xiàng)目，盈利水平本身就已捉襟見肘，SVG的上述硬性支出，更是風(fēng)電場運(yùn)行中“精打細(xì)算”的重點(diǎn)。而安裝VMP設(shè)備，能夠?qū)@些項(xiàng)目效益的改善起到很大作用。
我們以另一個位于寧夏地區(qū)，已經(jīng)實(shí)際安裝VMP設(shè)備近2年的項(xiàng)目為例，看看它是如何為業(yè)主省錢的：
在2014年全年，上述項(xiàng)目SVC與SVG設(shè)備一年耗電量高達(dá)260.6萬度，如果粗略地以每度電0.5元計算，該項(xiàng)目在2014年因無功補(bǔ)償設(shè)施的運(yùn)行，產(chǎn)生了130.3萬元的成本。但在安裝使用了VMP后，其SVC和SVG設(shè)備完全處于“待機(jī)”狀態(tài)，2015年全年集中無功補(bǔ)償?shù)膿p耗成本為零。該項(xiàng)目的場用電率也從2014年以前的3.412%降至2.93%，最新統(tǒng)計的2016年前5個月的場用電率僅為2.81%。同時，SVC和SVG設(shè)備的運(yùn)維費(fèi)用每年也節(jié)省達(dá)到了數(shù)萬元。
寧夏某風(fēng)電場在2015年安裝金風(fēng)VMP前后的廠站耗電情況對比
顯然，金風(fēng)VMP已開始為處于運(yùn)營期的風(fēng)電項(xiàng)目業(yè)主，省下大筆開支。但如果一個風(fēng)電場在建設(shè)之初就安裝該設(shè)備，所減少的項(xiàng)目整體投資與運(yùn)行成本將更為可觀。
以一個5萬千瓦的新建項(xiàng)目為例，來算一筆賬：采用VMP設(shè)備，只需要安裝一個長0.8米、寬0.6米，高度為1.8米的標(biāo)準(zhǔn)柜體。這就使得其與需要單獨(dú)建設(shè)房屋并進(jìn)行散熱的SVG設(shè)備相比，減少場站征地90平米以上，節(jié)約一個獨(dú)立房屋和主體設(shè)備基礎(chǔ)的施工工程，從而有效節(jié)省建設(shè)工期和成本。同時，集中補(bǔ)償設(shè)備本身也超過100萬元。按照項(xiàng)目運(yùn)營20年，每年降低廠用電量70-110萬度來合算，在項(xiàng)目整個生命周期中，采用VMP設(shè)備進(jìn)行無功補(bǔ)償，可節(jié)約用電量超過1400萬度至2200萬度，費(fèi)用700萬元至1100萬元。此外，以每年節(jié)約設(shè)備維護(hù)費(fèi)用在0.5萬元至3萬元計算，在整個生命周期中，項(xiàng)目還可節(jié)約運(yùn)維費(fèi)用10萬元至60萬元。這些數(shù)據(jù)很難不令人心動。
金風(fēng)VMP在新建項(xiàng)目和運(yùn)行項(xiàng)目中體現(xiàn)的產(chǎn)品價值
“無論是已經(jīng)運(yùn)營的風(fēng)電項(xiàng)目，還是新建的風(fēng)電項(xiàng)目，通過采用VMP進(jìn)行無功補(bǔ)償，在性能、可靠性與經(jīng)濟(jì)性上都具有相當(dāng)大的優(yōu)勢。這對于講究精益管理的業(yè)主來說，具有強(qiáng)大的產(chǎn)品吸引力”，一位了解風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)的專家坦言，“直驅(qū)技術(shù)在此方面真是具有天然的自身優(yōu)勢，就像低風(fēng)速下直驅(qū)表現(xiàn)優(yōu)秀一樣”。
顯然，作為風(fēng)機(jī)整體解決方案的一部分，金風(fēng)科技充分利用永磁直驅(qū)技術(shù)特點(diǎn)而研發(fā)的VMP系統(tǒng)，已經(jīng)使客戶對其整機(jī)產(chǎn)品的體驗(yàn)更上一層樓。伴隨未來對風(fēng)電場人工智能化的要求，VMP系統(tǒng)勢必成為一種趨勢和必然。
什么是SVC和SVG？
SVC（StaticVar Compensator），既無功補(bǔ)償器?；驹硎抢镁чl管作為固態(tài)開關(guān)來控制接入系統(tǒng)的電抗器和電容器的容量，從而改變輸電系統(tǒng)的導(dǎo)納。
SVG（StaticVar Generator），既靜止無功發(fā)生器。基本原理是將自換相橋式電路通過電抗器或者直接并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)調(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值，或者直接控制其交流側(cè)電流，使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實(shí)現(xiàn)功率無功補(bǔ)償。
