VMP使風機更友好，風場更智慧，業主更省錢

　　這種充分利用直驅機組技術特點調動機組自身能力，進行無功補償的VMP（Voltage/Var Management Platform）裝置，頗具性能與成本優勢。如今，它已經成為電網企業與風電業主的心頭好。 　　
　　11月中旬，天潤新能組織山西省電力公司、中國電科院、國網山西電科院、四川大學、中能建、金風科創、天誠同創等8家單位，對一款名為“VMP”的系統調試方案進行了評審。在通過該評審后，天潤新能得到了進一步調試許可，在其風電場中接入金風VMP系統。可以預見，業主企業通過采用VMP系統調節風電場無功補償，有望取消SVG、SVC等傳統無功補償設施，降低風電場整體投資成本和提升區域電網安全穩定水平的目標，向前邁出了一大步。
　　
　　那么，VMP到底是什么，有著革新傳統無功補償方案的本事？ 　　
　　寧夏一個安裝有金風VMP設備的風電場
　　
　　金風VMP是什么
　　
　　理解VMP，先要理解無功補償。
　　
　　風機在發電的過程中，配套的變壓器要消耗無功功率，從而對電壓產生影響，使其出現波動。在特殊情況下，這種波動甚至導致風機脫網。為保證穩定運行，我國并網的風電場，都強制安裝集中無功補償裝置。而目前應用最多的無功補償裝置是SVG等。
　　
　　然而，SVG等傳統的無功補償方式，存在一定不足，令業主比較頭痛。
　　
　　據了解，進入市場較早的一批SVG裝置，設備可靠性一般，可利用率很低。還有一些此類裝置，難以完成其本職工作：如在系統電壓低于90%，最需要無功補償時，其無法給與快速而有力的支持；當系統電壓恢復時，其又因為反應慢，將系統電壓抬高，超過110%，使系統又不得不面對高電壓風險。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（耗電量占風整場總耗電量的10%左右）等經濟性問題，使業主在養活它時，不但費神費心，還相當費錢。
　　
　　而金風VMP（Voltage/Var Management Platform，即金風風電場電壓/無功功率管理平臺）系統屬于一套控制裝置，它通過發揮和利用風機能力來發無功功率。VMP根據風電場缺少的無功額度和電壓波動情況，控制每一臺機組，釋放其所具有的無功補償能力。
　　
　　“以前是集中一個裝置專門干這個活，現在只需裝一個監控設備。它就像一個樂隊指揮，指揮每臺風機去根據需求發無功。這些機組在發了無功后，既不會影響發電量，也不會增加負荷，更不會增加風機故障。”金風科技一位負責并網設備研發的產品經理談到。
　　
　　那么，既然這個“樂隊指揮”看上去像個新人，他足夠踏實可靠嗎？
　　
　　其實在歐美地區用風機補償無功的方式較為普遍，使VMP技術受到廣泛認可。例如，根據業主要求，金風科技在其國外的風電場中，都安裝了這個裝置。在國內，也已經有40多個風電場使用了金風VMP設備，這些設備在運行過程中，沒有出現一起因故障問題導致停機的情況發生。 　　
　　金風VMP的全部設備裝在一個標準柜中
　　
　　金風VMP有多強
　　
　　據了解，金風科技是第一個，也是唯一一個在中國推出VMP設備的企業。這不免使人產生疑問：為什么這種好東西，又是由金風科技研發而成的？據上述產品經理坦言，這是因為金風科技推出的風電機組，主要使用了永磁直驅技術路線，而VMP的優點在永磁直驅機組上可以被發揮得淋漓盡致。
　　
　　一方面，安裝有VMP系統的機組在發無功時，在電網側就相當于一個小的SVG在運行，變流器承擔了主要的控制工作。金風的永磁直驅機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，在系統出現低電壓或高電壓時，可通過全功率變流器的快速調節控制，實現正常狀態（以下簡稱穩態）到特殊狀態（以下簡稱暫態）下的平滑切換。機組能夠做到零電壓和高電壓狀態穿越。
　　
　　“電力系統暫態過程需要什么樣的電流最舒服，風機變流器就可以給它什么樣的電流。因為基于直驅技術，全功率換流器在暫態過程輸出的所有電流都是可控的”，并網產品經理如是說。
　　
　　實現上述平穩切換，其實并不是一件簡單的事情，這需要VMP補償無功的速度與精度都相當高，也需要機組的就地響應和配合。VMP與風機配合，無功控制響應速度，在暫態條件下能真正達到40毫秒至50毫秒，有效滿足標準要求。并且因為易于控制，完全按照電壓跌落比例進行無功電流補償，不多也不少。直驅風機的無功電流快速補償特點，也避免了在低電壓穿越過后的系統恢復過程中，由于傳統無功裝置反應慢，無功過剩使系統高壓的風險。
　　
　　上述一切早已有實例為證。一個位于寧夏，總容量為175兆瓦的風電場，在2014年曾遭遇系統低電壓過程，VMP裝置迅速將風機切換至暫態模式，風機機組控制將有功電流降下去，同時向電網注入無功電流。在系統低電壓過程中，風機發出的無功電流與電壓跌落成比例增加。2秒后，風電場低電壓穿越完成，VMP自動將風機切換到穩態模式，低電壓穿越過程做到平滑、無縫銜接，令風電場機組成功地實現了一次“自我救贖”。 　　
　　某風電場在電壓控制過程中經歷低電壓穿越，VMP迅速進行無功補償
　　
　　金風VMP有多省
　　
　　省的就是賺的。除在可靠性與性能方面使業主高枕無憂外，金風VMP所具備的成本優勢，也能為業主節省不少真金白銀。
　　
　　對于已建成的風電場而言， SVG等傳統無功補償裝置耗電量相當大，同時，設備維護也存在不少支出，持續消耗著業主利潤。尤其對于存在棄風限電的風電項目，盈利水平本身就已捉襟見肘，SVG的上述硬性支出，更是風電場運行中“精打細算”的重點。而安裝VMP設備，能夠對這些項目效益的改善起到很大作用。
　　
　　我們以另一個位于寧夏地區，已經實際安裝VMP設備近2年的項目為例，看看它是如何為業主省錢的：
　　
　　在2014年全年，上述項目SVC與SVG設備一年耗電量高達260.6萬度，如果粗略地以每度電0.5元計算，該項目在2014年因無功補償設施的運行，產生了130.3萬元的成本。但在安裝使用了VMP后，其SVC和SVG設備完全處于“待機”狀態，2015年全年集中無功補償的損耗成本為零。該項目的場用電率也從2014年以前的3.412%降至2.93%，最新統計的2016年前5個月的場用電率僅為2.81%。同時，SVC和SVG設備的運維費用每年也節省達到了數萬元。 　　
　　寧夏某風電場在2015年安裝金風VMP前后的廠站耗電情況對比
　　
　　顯然，金風VMP已開始為處于運營期的風電項目業主，省下大筆開支。但如果一個風電場在建設之初就安裝該設備，所減少的項目整體投資與運行成本將更為可觀。
　　
　　以一個5萬千瓦的新建項目為例，來算一筆賬：采用VMP設備，只需要安裝一個長0.8米、寬0.6米，高度為1.8米的標準柜體。這就使得其與需要單獨建設房屋并進行散熱的SVG設備相比，減少場站征地90平米以上，節約一個獨立房屋和主體設備基礎的施工工程，從而有效節省建設工期和成本。同時，集中補償設備本身也超過100萬元。按照項目運營20年，每年降低廠用電量70-110萬度來合算，在項目整個生命周期中，采用VMP設備進行無功補償，可節約用電量超過1400萬度至2200萬度，費用700萬元至1100萬元。此外，以每年節約設備維護費用在0.5萬元至3萬元計算，在整個生命周期中，項目還可節約運維費用10萬元至60萬元。這些數據很難不令人心動。 　　 　　
　　“無論是已經運營的風電項目，還是新建的風電項目，通過采用VMP進行無功補償，在性能、可靠性與經濟性上都具有相當大的優勢。這對于講究精益管理的業主來說，具有強大的產品吸引力”，一位了解風電并網技術的專家坦言，“直驅技術在此方面真是具有天然的自身優勢，就像低風速下直驅表現優秀一樣”。
　　
　　顯然，作為風機整體解決方案的一部分，金風科技充分利用永磁直驅技術特點而研發的VMP系統，已經使客戶對其整機產品的體驗更上一層樓。伴隨未來對風電場人工智能化的要求，VMP系統勢必成為一種趨勢和必然。
　　
　　什么是SVC和SVG？
　　
　　SVC（StaticVar Compensator），既無功補償器。基本原理是利用晶閘管作為固態開關來控制接入系統的電抗器和電容器的容量，從而改變輸電系統的導納。
　　
　　SVG（StaticVar Generator），既靜止無功發生器。基本原理是將自換相橋式電路通過電抗器或者直接并聯在電網上，適當調節橋式電路交流側輸出電壓的相位和幅值，或者直接控制其交流側電流，使該電路吸收或者發出滿足要求的無功電流，實現功率無功補償。