引言
智能电网（smart power grids），就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。
而作为新能源旗帜的风力发电，在国家新能源战略的引导下，得到了突飞猛进的发展，连续4 年实现新增装机容量翻番。截至2008年底，中国风电总装机容量达122亿瓦，成为亚洲第1、世界第4 的风电大国。中国计划到2020 年实现风力发电1000亿瓦。随着越来越多的大型风电场开始接入电网, 各网省电网公司开始关注大型风电场接入电网后所带来的影响, 尤其是风电接入后电网的安全稳定问题。
尽管风电是清洁能源，但风电又是一种波动性、间歇性电源，增加了潮流的不确定性，而电力系统是实时平衡的，风电的波动需要通过常规电源的调节和储能系统来平衡。风力发电机一般为异步发电机，在运行时需要从系统中吸收无功功率来建立磁场，风电场需安装无功补偿装置，从而使大型风电场并网运行后无功设备的投切对局部电网的电压水平有明显的影响。当电网发生故障或扰动造成风电场并网点的电压跌落时，风电机组的机端电压难以建立，若风电机组继续并网运行，将会影响到电网电压的恢复，因此需要采取切除风电机组的措施，如果此时风电机组出力较大，则会造成系统潮流大范围转移，可能引起系统频率、电压崩溃。
国家电网公司制定的Q/GDW 392 2009风电场接入电网技术规定中也明确要求风电场应具备有功功率调节能力, 能根据电网调度部门指令控制其有功功率输出, 并保证风电场有功控制系统的快速性和可靠性, 必要时可通过安全稳定控制装置自动降低或快速切除风电场有功功率。
一、风电并网存在的问题及分析
大规模风电并网运行存在着许多实际的技术问题待研究解决：
a. 风电功率的波动对系统电压有较大的影响，需建设完善的实时风电场无功电压综合控制系统，如在风电场装设可由控制中心实时控制的投切电容器组或静止无功补偿器（SVC）；
b. 需深入研究风电功率预测技术，提高对风电功率的预测能力，以降低风电并网对电力系统调度运行的不利影响；
c. 为了保证电网及风电的安全稳定运行，风电场需实现灵活的有功、无功功率控制，在紧急事故情况下，风电场可快速地与电网解列，事故处理完毕，立即恢复风电场的并网运行；
d. 需综合考虑同一地区水、火、风电的调节能力，尽量在本地区将风电带来的不利影响抵消掉。
针对以上存在的实际问题，并且参照智能电网的概念，大规模风电并网智能控制系统应该具备功能：
（1）收集数据和监测电网元件
先进控制技术将使用智能传感器、智能电子设备以及其他分析工具测量的系统参数以及电网元件的状态情况，如对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控和数据整合，对整个系统的状态进行评估，这些数据都是准实时数据，对掌握电网整体的运行状况具有重要的意义。
（2）分析数据与预测
准实时数据以及强大的计算机处理能力为软件分析工具提供了快速扩展和进步的能力。通过分析准实时数据，实现对风电场发电状态的实时控制；通过记录和分析现有的风场发电记录与自然条件信息，预测近期风力场的估计值，合理调整风力发电计划值；负荷预测将应用这些准实时数据以及改进的天气预报技术来准确预测负荷。
（3）执行智能实时控制
大规模风电并网智能控制系统通过实时通信系统和高级分析技术的结合使得执行问题检测和响应的自动控制行动成为可能，遇到电力供应的高峰期之时，能够在同一区域和不同区域间进行实时智能调度，平衡电力供应缺口，从而达到对整个电力系统运行的优化管理；它还可以降低已经存在问题的扩展，防止紧急问题的发生，修改系统设置、状态和潮流以防止预测问题的发生。
二、潜在的研究方向
（1）传感器网络与通信系统建设
由于地理位置的影响和投资成本的，风电场可能不具备光纤通信的条件，需要为风电场并网稳定控制系统选择一种合适的通信通道，大型风电场一般位于供电网络的末端，距离主电网系统较远，分布式稳定控制系统所需要的光纤或载波通信网络难以实现。而且参照智能电网的要求，各种传感器将广泛应用于风电场中设备与自然条件状态的采集，风电场中无线传感器网络的建设也面临着极大地挑战。
因此，风电场与主控站直接的双向互动通信网络与无线传感器网络的建设就成为了大规模风电智能控制系统的基础。其中双向互动通信网络可以采用无线3G网络，而传感器网络可以采用无线AD HOC网完成采样数据的收集整理，并最终通过无线3G网络传输。
（2）实时数据分析与风电场各类状态预测
通过传感器网络采集、高速双向互动通信网络传输的数据，在主控中心需要进行集中分析和处理，调度运行人员能通过控制中心站的控制终端实时监控计算所得各风电场计划值数据、风电场出力、电网备用容量、通道关键断面和风电上网主变潮流、裕度等数据以及各风电场有功功率控制装置的运行情况、控制模式、动作报告等内容。并且通过同期发电量与自然条件状况，采用风电场仿真建模，计算出近期风电场发电的预测值，为及时调整并网发电计划做好准备。
（3）大规模风电智能控制系统的控制策略设计
实现大规模风电场有功智能控制, 需要解决以下两大技术难题:
（1) 系统的架构设计。即如何根据现有的信道条件、可用设备资源和允许投资总额情况, 设计整个系统的架构, 保证系统的可靠性和可行性, 同时还要考虑系统在今后一段时间内的可扩展性。
（2) 系统的控制策略设计。控制策略设计是系统设计的核心, 调度运行人员对风电场调度运行的控制经验和控制方法均体现在控制策略设计中。通过有功控制系统对控制策略的自动实施, 代替调度运行人员对风电场的实时控制, 减少调度运行人员与风电场之间频繁的业务联系和复杂的计算, 让其专注于对甘肃全网的监控。合理的控制策略设计同时也能最大限度地利用风能资源和电网输电通道资源, 提高风电接纳能力和各风电场发电量, 加强对风电场的管理和控制。
参考文献
【1】李雪明，行舟，陈振寰等。大型集群风电有功智能控制系统设计，电力系统自动化，2010,34（17）:59-63。
【2】高宗和, 滕贤亮, 张小白适应大规模风电接入的互联电网有功调度与控制方案，电力系统自动化，2010,34(17):37-41。
【3】高宗和， 滕贤亮，涂力群。互联电网AGC 分层控制与CPS 控制策略。电力系统自动化，2004，28（1）:78-81。
【4】 国家电网公司。Q/GDW 392 2009 风电场接入电网技术规定。2009。下载本文
