基于SCADA 系统的风电场运行管理优化研究

引言：

近年来，在风力发电领域中，SCADA 系统数据的采集和存储同样开启了巨大的应用空间，它是以计算机为基础的分布式控制系统与电力自动化监控系统。由于风力发电系统主要由机械部件和电气部件耦合组成，复杂度高，当使用传统的机理建模方法较为困难，合理利用数据并分析数据对故障诊断技术，结合风电场运行特点，搭建信息化管理模型，优化调度策略，提高故障响应速度与维护效率。有利于实现风能资源的高效利用与智能化管理，促进新能源产业的持续发展。

一、SCADA 系统在风电场运行中的核心功能与技术优势

在风电场运行管理工作里，SCADA 系统作为重要的信息化支撑平台，依靠其数据整合及远程操控能力，正逐渐成为推动风电场智能化发展的关键力量。

1. 实时监控与数据采集

SCADA 系统拥有高效的数据采集能力，能够对风电场内风力发电机组、变电设施、气象感应装置、AGC/AVC 工作站等数据等多个重要环节实施全天不间断监控。借助高速通信网络和多点接入技术，系统可以即时收集风速、风向、叶轮转动速度、输出电能质量、设备温度等运行数据，并开展存档与解析工作。其多层次的数据采集架构确保了信息的全面性与即时性，为运维人员提供了可信的决策参考，有效增强了运行过程的透明度与可视化程度。

2. 故障诊断与预警功能

风电场运行时，设备故障出现概率较高且诊断过程存在较大难度。SCADA系统融入智能分析组件，依托历史运行数据和设备模型，能够对异常状态进行快速辨别并发出预警。通过振动分析与趋势判断技术，系统能够在轴承、齿轮等关键部件出现磨损迹象前发送预警信息，协助维护人员提前采取措施，避免严重故障的发生。

3. 集中控制与调度优化

SCADA 系统可对风电场中各类设备实施远程集中操控，涵盖风机启动停止、变桨角度调节、功率输出分配等操作。通过统一的调度平台，能够依据风速变化和电网需求灵活调整出力方案，实现风电资源的最佳配置。SCADA 系统的集中控制能力，为风电场运行的智能化、自动化与规模化发展奠定了稳固基础。为了减少“两个细则”, 和新能源弃电，提高其消纳空间方面发挥着举足轻重的作用，随着新能源的大规模建设并网，考核费用占比都明显提高，从而造成其效益相对下降、预期收益率降低。SCADA 系统的集中控制能力就显得较为重要。

二、风电场运行管理中的关键问题与SCADA 系统优化路径

风电场在运行过程中面临设备管理繁杂、故障处理迟缓等问题，考核较多，迫切需要借助 SCADA 系统的智能手段进行优化解决，以实现高效运维目标。

1. 管理模式分散滞后

传统风电场运行管理主要依靠人工巡检和分散式控制，缺乏统一的协调机制，造成响应迟缓、运维效率偏低。面对目前新能源大基地建设规模不断的创新，风电场的风机建设设备数量和种类众多、运行环境复杂的实际状况，这种模式难以满足现代风电场高密度与智能化的发展需求。同时，信息孤岛现象较为普遍，不同厂家或不同系统之间的数据难以实现共享，严重限制了运营水平的提升。因此，搭建集中统一的管理平台已成为风电场转型发展的迫切需求。

2. 故障预警机制不足

由于风电设备长期处于高负荷运转状态和大机组不成熟，发生故障的可能性较高。但在现有的管理体系中，故障处理多在问题出现后被动应对，缺乏科学有效的预测和预警办法。这不仅导致大量非计划停机时间的产生，还增加了维修成本和安全隐患。SCADA 系统通过对设备历史数据的分析建模，结合实时监测信息，能够开展多维度的健康评估与趋势判断建立“状态检修”机制。引入这一机制，可大幅提高故障发现的超前性，实现从“事后维修”到“预防性维护”的转变。

3. 运维调度效率低

风电场大多位于偏远区域，人员、资源调配受到限制，日常运维调度常常因为信息不对称和响应流程繁琐而效率不高。SCADA 系统整合 GIS 地理信息、功率和气象预测、电网负荷、交易等多方面数据，辅助制定科学合理的调度计划，并通过远程控制功能实现指令的快速下达与执行。系统能够自动生成运行报告和维护记录，简化管理流程，降低人工干预的频率。SCADA 系统整合改变“被动处置”为“主动预警”，未发生考核前异常数据即时预警处置、根据两个细则考核编制支撑申请免考核材料，主动干预，降低考核，提高效益。

三、基于SCADA 系统的风电场智能化管理策略与效益提升

在数字化能源发展背景下，依托 SCADA 系统搭建风电场智能化管理体系，不仅能提高运行效率，更为风电产业高质量发展提供扎实技术保障。

1. 运行维护标准体系建设

目前国内外有关标准、电力行业标准以及机械行业标准等，在风电场、风电机组运行维护方面发布了很多标准，如风力发电机组保护性措施 - 设计、运行和风力发电场运行规程 (DLT 666-2012 )，电力行业标准如风力发电场安全规程 (DL796-2001)、电业安全工作规程 (GB 26164.1-2010)、风力发电场电能质量技术监督规程、电力设施治安风险等级和安全防范要求（GA1089-2013）、风力发电场检修规程 (DL/T797-2001) 等。

2. 推进协同调度优化

风电出力受气象条件影响显著，需要依据电网调度与气象变化灵活调整运行策略。SCADA 系统可与功率预测、AGC、电力市场平台等外部系统实现集成，完成对风速变化、负荷需求的前瞻性分析。在此基础上，系统能够自动制定最优功率调度方案，提高风能利用率和电网友好程度。同时，多个风电场协同运行可通过 SCADA 平台进行统一调度，形成区域级智能协调机制，增强系统运行的灵活性与稳定性。依托大数据支持下的动态优化算法，系统调度可更精准地应对电网频繁波动，提高整体系统的调节能力、安全裕度与经济运行水平，为大规模风电并网打下坚实基础。

3. 提升经济与环保效益

风电场能够在保障安全运行的前提下，最大限度提升发电效率，降低无功损耗与运行成本。系统精细化控制可减少设备磨损与能耗，延长设备使用年限，降低更换与维护方面的支出，对风场设备运行工况远程监视、电网调度考核未发生前站内数据异常时即时预警及应急处置、考核发生后根据“两个细则”的考核要求统计分析来支撑免考核申请，提前主动干预。优化出力与停机避免风能浪费，提高发电量。此外，SCADA 系统可对碳排放数据进行实时跟踪与分析，为碳资产管理和绿色电力交易提供技术支持，为中国早日实现“双碳”目标及能源安全做出贡献。

结语：

SCADA 系统在风电场运行管理中的深度应用，不仅解决了传统模式下的监控盲区与响应滞后问题，也为设备维护、故障诊断和调度优化提供了技术保障。通过构建智能化运维体系与协同调度机制，显著提升了风电场的运行效率与经济效益。未来，随着技术不断发展，SCADA 系统将与人工智能、大数据等融合，为风电场的智能管理注入更多活力，助力清洁能源行业高质量发展。

参考文献：

[1] 刘兴华 . 银星风电场生产管理系统的设计与实现 [D]. 华北电力大学 ,2017.

[2] 王庆书. 基于SCADA 数据的风力发电机组PHM 系统研