技术资讯—风力发电并网技术信息专

技术资讯—风力发电并网技术信息专内容摘要：

和网络咨询小组这样的机构。 该机构的作用是：模拟所提出的构架，提出控制策略，技术上实现新型发电方式整合入电网。 相关的运算法则和界面可能会被考虑纳入类似 eterrawind 这样的软件包中执行。 该方法的优势在于采用一个独立的 IT 平台改进电压状况和大型风电场的无功功率 (VAR)控制性能，因而至少在连网方面，可以实现传统发电厂那样运作。 这项端对端的解决方案包括发电进度表、确保电网运行商和发电投资组织优化整体发电战略效率的优化工具。 电网 运行商也可获益于应用模拟风力发电的模型评估安全连网的风电场的影响力。 此外，软件将会实时报告风电场中来自涡轮机和电力系统中的关键数据。 可选电网配置方案的确定 电网布局配置的确定应该基于技术、经济和环境方面的评估。 每种配置方案所包括的系统容量和灵活性的确定，应该考虑在正常和意外发生的情况下系统的运行和控制。 一些潜在的利益，包括每种将来适用于扩展的配置方案需具有安全性和可靠性，环境影响和相关技术，都应该有所分析。 对无功功率补偿的需求与损失影响，也必须在整个评估中考虑到。 对陆上电网的影响 人们寄希望于陆上网络能够承受大量输出随机性很大的离岸电力。 承受了大量离岸电力之后，陆上电网的容量和安全性所受的影响应该得到量化及评估。 这将包括陆上网络运行和强化的影响评估，特别有必要考虑技术模型和经济模型，以确定电路损耗的影响力，因为电路负载了风能频率调整的需求和一些联合成本。 技术资讯 第 13 页 共 41 页 离岸网络的安全性标准 离岸网络安全和质量方面的标准可能与岸上网络的不同，这主要基于以下两个原因。 首先，不同于陆上网络，离岸网络不直接与用户相连，而风能作为通往发电机的主要能源是具有间断性的。 因此，应该全面评 估离岸网络可选安全标准的安全性和经济性。 此外，评估内容还应包括选择离岸电网的网格编码。 结论 为了缓解全球气候变暖，风电场的面积将进一步扩大，离岸机组安装量也将有所提升。 为了确保大量可再生能源连接入电网，需要考虑一些特定的技术方案。 离岸电网的建设和评定应根据技术、经济和环境约束情况以及安全标准、网格编码来评估。 此外，收费机制的建立也必须考虑将能源整合至电网和市场的情况。 （摘自上海情报服务平台） 技术资讯 第 14 页 共 41 页 技术资讯 第 15 页 共 41 页 技术资讯 第 16 页 共 41 页 技术资讯 第 17 页 共 41 页 （摘自上海电力学院学报） 技术资讯 第 18 页 共 41 页 技术资讯 第 19 页 共 41 页 技术资讯 第 20 页 共 41 页 技术资讯 第 21 页 共 41 页 GE：先进技术助力风电并网 现今，许多国家都把风电作为一种清洁的可再生能源去鼓励发展。 在中国，风电市场更是取得了长足的进步。 此前，中国最初的风电发展规划是到 2020 年和 2020 年，风电装机容量分别达到 5 吉瓦和 30 吉瓦。 而现在，这一目标已经调整为 2020 年装机容量达到 10吉瓦，并正在考虑将 2020 年的目标至少翻番，甚至达到 90 吉瓦。 目前，越来越多的风电正在接入电网，但大量的风电接入电网会使电网面临一系列的挑战。 其中，电网故障导致风电场的解列就是面临的重要挑战之一。 很多风资源丰富的地区相对偏远，当地的 电源少、负荷低，风电并网处的电网较弱。 当高比例的风电接入到弱电网，系统稳态运行和有扰动时，会影响系统和风电场运行的安全稳定性。 为了将此风险最小化，甚至加以避免，在风电场项目的最初阶段开展并网研究，对于保证风场的全部发电能够安全可靠地输送到电网是非常重要的。 风电并网：规范标准先行 目前，针对风电比例增加带来的一系列负面问题，不同国家采取了不同的措施。 在美国，现在的并网标准要求对每个风电项目都包含风场特性指标；而欧洲的风电相对成熟，对风电的并网早已有了具体的标准和规范。 当然，通过可执行的并网标准，可以确定 对风场的特性要求和保证风场的全部发电能够有效的传输到电网。 这些可执行的标准包含：风电场并网点电压和无功容量的范围；风电场的调节方式（最有效的方式是电压调节方式）；低电压穿越能力，以保证风电场的风机在系统扰动时不跳机；减出力、有功功率变化率的要求等。 我们认为，开展并网研究是正确并网的基础，它可以保证风电场在运行期间的全部风电能够有效输送到电网。 其中，除了对稳态和暂态运行方式的研究外，还必须分析风电场在电网扰动时保持在线的能力。 通过这一系列的分析，我们可以研究风电场在不同的运行条件、控制方式和故障方式下，风 电场对电网的影响；在不违反电网运行要求下，将全部功率输送到电网；同时可以识别风电对当地电网引起的潜在问题；也可识别可能引起风电场可靠运行的潜在问题等。 在风电场运行期间，稳态运行时的无功损耗（ I2X）会使得电压随电流的增加而降低。 其中，风电场的无功损耗主要是由于风场的阻抗（集电系统线路、变压器和风电场的送出线路）而引起的，这意味着当风电场的有功功率随着风速的变化而变化时，如果没有协调风场的无功功率来控制并网点的电压，并网点的电压便会随之波动。 我们知道，电压的变 技术资讯 第 22 页 共 41 页 化（也叫电压闪变）是电网所不希望的，它会引起电 能质量变差。 另外，由于风电场有功功率的变化，我们还需要加装无功设备（有时需要的容量很大）来支撑电网电压，但如果风电场不具备调节能力，这将是一项很大的投资。 除此之外，系统强度也是设计风电场并网时需要考虑的重要因素之一，它通过系统某处的总短路电流来衡量，从而决定了发电厂并网点电压变化幅度。 其中，最大短路电流决定设备水平，最小短路电流决定有功功率变化对电压的影响。 我们了解到，当风电场的有功功率从零到满负荷时，它对电网电压的影响会愈来愈显著。 尤其在有功功率较高时，有功功率和无功功率对电网电压的影响会更加明显。 而最好的风资源却经常位于电网强度弱的偏远地区，这种作用就显得尤其重要。 因此，如果没有足够的电网电压支持并且不采取措施，风电场便会降低系统的稳定性，并引起风场、电网跳闸等一系列严重问题。 先进技术助力风电并网 在风电发展的早期阶段，风场通常应用的是定浆失速型风机，企业只是把少量的几台风机接入到配电系统，通过功率因数将风机的机端电压维持在允许的运行范围。 但是，随着风机容量和风电场容量的增大，接入电网风电比例也在增高。 因此，当这些风机接入输电系统时，风场调节各单台风机机端以外电压的能力就变得非常重要。 此时的 风电场应该能够调节其高压端或并网点的无功功率和电压，并将其控制在一定的范围内，以提高系统的稳定性和安全性。 目前， GE 的 WindCONTROLTM 控制管理系统即可满足这样的需求。 它通过控制和协调风场内各台风机的无功功率，并协调风场内可能具有的其它无功设备，有效地调节整个风电场并网点，甚至更远处的电压和无功功率。 实际上，当风机不转的时候， GE 的技术也能够使风场具备调节无功功率和电压的能力，它甚至超过了常规的火电厂和水电厂的调节能力。 尤其在有功功率输出为零的条件下，这种无功和电压的调节能力对电网稳定性的影响就显 得更为重要。 在风电场运行期间，除了风电场层次（非单台风机层次）的无功和电压的影响外，电网的扰动（雷击、设备故障等）也是时有发生的。 对于电网而言，在扰动发生时风电场具备保持与电网并网的能力也是非常重要的。 迄今为止，多数的风机设计具备了一定的抗扰动性能，当电压跌落到 70%时，大部分风机被切机来保护风机自身。 可是，当大量的风电接入电网时，电网扰动会导致切除大量的风电，引起系统稳定性变差等负面问题。 同时， 技术资讯 第 23 页 共 41 页 这有可能引起连锁切机并最终导致系统崩溃的潜在风险。 针对此类问题，现有的或正在制定的并网标准（如欧洲的 eON） 已经规定了风场具备在电网故障时保持并网的能力。 为了避免了这方面的问题， GE 的 WindRIDETHRUTM 通过改变风机和变频器的控制和保护功能，使得风机具备在电网故障时的穿越能力 (LVRT)。 在电网故障后，装有 LVRT 的风机在规定的电压跌落值和时间内不会跳闸；从电网运行的角度而言，具有。