中国风电并网状况及风电规模化发展对电网的要求 .ppt

中国风电并网状况及风电规模化,发展对电网的要求,中国电力科学研究院新能源研究所,20100731,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,2,目录,第一部分 国内外风电发展状况,第二部分 风力发电的特点,第三部分 目前风电并网的研究情况,第四部分 风电规模化发展对电网（*）的要求,*即电力系统,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,3,第一部分 国内外风电发展状况,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,4,第一部分 国内外风电发展状况中国的风电装机（吊装）容量,年份中国电源总装机容量（MW）中国风电总装机容量（MW）中国的风电装机比例（%）,2002356,570445.00.13,2003391,410568.40.15,2004440,000763.80.17,2005500,0001260.00.25,2006600,0002560.00.43,2007713,2906050.00.84,2008790,0001215.3(8940.0)1.13,2009874,0702268(1613.0)1.84,世界风电总装机容量,31,000,40,300,47,317,59,004,73,904,93,849,121,188,159,213,（MW）,中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,数据来源：中国电力企业联合会/WWEA(WorldWind Energy Association),5,第一部分 国内外风电发展状况2009年按风电累计装机容量世界前十个国家的情况,MW,%,丹麦2%葡萄牙2%英国2%法国3%意大利3%,印度7%,其它18%西班牙12%,中国14%,美国21%,德国16%,美国德国中国西班牙印度意大利法国英国葡萄牙丹麦其他,35.15925.777*22.6819.14910.9254.854.5214.0923.5353.49730.311,2116141273322218,前十名总计全球总计,133.423159.213,82100.0,*WWEA中国原风电装机容量为26,000MW,排在德国之前,中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,资料来源：WWEA(World Wind Energy Association),世界风,风电累计装机容,容量（MW）,中国风,风电累计装机容,容量（MW）,0,0,6,第一部分 国内外风电发展状况世界和中国风电发展速度,140,000120,000,1400012000,100,000,十年年均增长31.8%,10000,十年年均增长70%,80,00060,00040,00020,000,1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008年份世界风电装机,8000600040002000,1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008年份中国风电装机,中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,7,第一部分 国内外风电发展状况我国风电发展规划2002年国家发改委提出的风电发展目标(黑字),年份,2005,2010,2015,2020,20,000,装机(MW),1,000(实现1,056),5,000,10,000,(30,000)（80,000,150,000）中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,8,第一部分 国内外风电发展状况,中国风能资源分布图,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,9,第一部分 国内外风电发展状况七个千万千瓦风电基地Northeast power grid东北电网Northwest power grid西北电网North China power grid华北电网,Tibet 西藏,Central China power grid华中电网South China power grid南方电网,East China power grid华东电网Taiwan,台湾中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,10,第一部分 国内外风电发展状况,七个千万千瓦基地的开发目标（2020年为1.4亿千瓦）,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,11,第一部分 国内外风电发展状况,中国电网分布情况,Northeast,Xinjiang,North,500kV330kV220kVThermal,Tibet,North westSichuan,Central,East,PlantHydroPlant,NuclearPlant,中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,South,12,第二部分 风力发电的特点,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,13,第二部分 风力发电的特点,电力系统组成,意义,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,14,2.风电的特性,发电类型输出功率,火电和水电可调度,风力发电间歇性不能按计划发电，调度困难,同步发电机，一般发电厂 采用多种发电机技术；,发电机种类,包含数台或十几台机组 变速风电机组采用电力电子控制技术；大型风电场包含数百台机组；,暂态响应特性,有电压支撑能力，需保持同步运行，易发生暂态稳定问题,不同类型的风电机组在故障时的暂态响应特性不同,运行特性取决于,发电机组和励磁系统的 风电机群的特性和协调全部风电机群运特性 行的风电场综合控制系统,中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,15,第二部分 风力发电的特点电力系统调频调节50.0Hz,发电,50.2,49.8,用电,常规电源,电网风电中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,用电负荷,The Reactive,Power Tank,16,电力系统电压调节,并电容器组,电压水平,充电无功发电机无功调相机无功邻网进无功风电吸无功,无功功率容器(可视为电网中的一个电压层、一个区域块或一条母线等等),负荷无功线损无功变损无功,并电抗器组入邻网无功风电引起的无功电压问题是由于风电机组无功调节能力风电场升压变及送出线路高出力水平吸收无功中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,风速（m/s）,（,风向（）,风,的,特性,17,第二部分 风力发电的特点风速、风向的随机变化,1210,70m高的风速10m高的风速,360300,864200 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24时间（h）风速日变化,2401801206000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24时间（h）风向日变化,中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,18,风电季节性变化特点（月平均值）,2008 年 宁夏2010 年 西北地区,西北地区，春季风大，夏季风小。为了平衡风电出力波动，需对电网发电计划进行调整。夏季水电多调峰能力,强；而冬季水电少调峰能力弱，在冬季或春季风电水平高时对调度的压力大。中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,19,日等效负荷曲线,两个典型日中，风电注入导致等效负荷的峰谷差变大，需要常规电源有更大,的有功功率调节能力。,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,20,2010年西北地区,风电注入增大了等效负荷峰谷差情况的概率为60。,风电注入降低了等效负荷峰谷差情况的概率为40。,风电接入电网给系统调度运行带来了压力。,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,95,10,0,10,0,5,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75,80,85,90,21,第二部分 风力发电场的特点,甘肃风电出力概率分布,30,25,20,15,10,5,0,小出力（低于总装机容量的5%）的概率接近25%，大出力（超过总装机容量的95%）的概率接近4%。,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,22,第三部分 目前风电并网的研究情况,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,23,第三部分 目前风电并网的研究情况,对调峰调频能力的影响对稳定性影响,风电对电力系统的影响,对无功功率平衡与电压水平的影响对电能质量的影响,中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,24,第三部分 目前风电并网的研究情况,以风电对无功功率平衡与电压水平的影响为例,影响的程度取决于,风电场输出的有功功率,风电场的无功特性（功率因数）,风电输出线路的阻抗,被接电网的情况（含电源结构）,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,25,第三部分 目前风电并网的研究情况,案例1 吉林电网风电装机400MW,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,26,第三部分 目前风电并网的研究情况,案例1 吉林电网风电装机400MW,并网点电压,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,27,第三部分 目前风电并网的研究情况,案例1 吉林电网风电装机400MW,基于感应发电机的风电机组不具备无功调节能力，风电机组在连续运行时吸收大量的无功，造成电压稳定性降低。,基于双馈感应发电机的风电机组具备无功调节能力，可以通过PWM变频器控制系统吸收或发出无功功率。,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,28,第三部分 目前风电并网的研究情况,案例2 400MW 风电接入对甘肃玉门电网的影响,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,29,第三部分 目前风电并网的研究情况,案例2 400MW 风电接入对甘肃玉门电网的影响,风速变化引起电压变化（无SVC）,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,30,第三部分 目前风电并网的研究情况,案例2 400MW 风电接入对甘肃玉门电网的影响,风速变化引起电压变化（60Mvar SVC）,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,安西,279,31,第三部分 目前风电并网的研究情况,案例3,酒泉大规模风电对西北电网（750等级）电压影响至哈密玉门风电1110MW(Yumen WP)酒泉甘肃电网750规划网架结构Planning 750kV grid,安西风电,372,configuration of Gansu金昌,4050MW(Anxi WP),至西宁,194,永登,至白银,中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,32,第三部分 目前风电并网的研究情况,案例3,酒泉大规模风电对西北电网（750等级）电压影响考虑固定串补方案。若西北750系统采用固定高抗，甘肃风电总 出 力 超 200 万，750kV系统电压越下限，超260万时，出现电压崩溃。5160MW风电接入对甘肃电网的影响中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,33,第三部分 目前风电并网的研究情况,案例3,酒泉大规模风电对西北750KV电网电压的影响考虑固定串补方案。西北750KV系统采用可控高抗，不同风电出 力 情 况 下 由 于 750系统电压发生变化，采用高抗随电压的投切 策 略 控 制 750 系 统电 压，风 电 可 在 400万范围内运行，电压可保证。中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,DIgSILENT,0.98,0.81,34,第三部分 目前风电并网的研究情况,1.04,案例3,酒泉大规模风电对西北750KV电网电压的影响1.1即使采用的固定串补和可控高抗，甘肃风电总,0.93,1.0,出力大于400万，若进一,步增大时，电压失稳。0.870.9大规模风电接入运行时，系统调压面临极大压力。,0.754090,4130,4170,4210,4250,4290,0.84090,4130,4170,4210,4250,4290,x-Axis:风电场总出力:MW安西330kV母线:电压（pu）瓜州330:电压（pu）玉门镇330kV母线:电压（pu）,x-Axis:风电场总出力:MW安西750kV母线:电压（pu）酒泉750kV母线:电压（pu）金昌750kV母线:电压（pu）,中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,35,第四部分 风电规模化发展对电网的要求,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,36,第四部分 风电规模化发展对电网的要求,1 制定包含风电的省、大区和全国三个层次的电力发展规划,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,37,第四部分 风电规模化发展对电网的要求,2 应用大型风电并网的先进分析工具,针对大型风电接入的电压问题,研究电网与风电场电压控制能力,针对大型风电接入的运行稳定问题,研究风电场低电压穿越问题，增强电网稳定性,针对大型风电接入的电能质量问题,加强电能质量监测和改善,针对大型风电的调度运行问题,应用风电功率预测，协调各类电源的配合,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,38,第四部分 风电规模化发展对电网的要求大型风电并网仿真分析程序仿真工具 Simulation Tools电力系统暂态混合仿真程序 DIgSILENT/PowerFactory电力系统分析综合程序 PSASP电力系统分析软件工具 PSD-BPA电力系统电磁暂态仿真软件 PSCAD/EMTDC,多区域可靠性分析软件中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,MARS,39,第四部分 风电规模化发展对电网的要求,风电场接入系统计算分析,中国电科院新能源所完成了黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、海南、云南、广东电网内共超过100个风电场的接入系统研究。,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,40,第四部分 风电规模化发展对电网的要求吉林通榆400MW特许权风电场接入电网,白洮电网,松原变,中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,41,第四部分 风电规模化发展对电网的要求,2010年吉林白城地区风电接入的稳定问题研究,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,D,DIgSILENT,42,Without,1.21.1,LVRT,电压(U),1.00.90.80.7,1.58 s1.10 p.u.With LVRT,1.72 s1.06 p.u.,0.60.0,0.5,1.0,1.5,2.0,s,2.5,通榆500:电压（pu）无LVRT通榆500:电压（pu）有LVRT,52.051.050.0,With LVRT,2.29 s49.74 Hz,频率(f),49.048.00.0,0.5,1.0,1.5,2.10 s49.60 Hz,2.0,s,2.5,通榆500:频率（Hz）无LVRT,通榆500:频率（Hz）有LVRT,Without,LVRT中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,43,系统中某节点电压跌落的严重程度与此节点距离故障点的电气距离远近此节点的无功电压支撑能力,风电功率的高低中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,密切相关,44,电网发生电压跌落对风电机组的影响,机械、电气功率的不平衡影响机组稳定运行,暂态过程导致发电机中出现过电流，可能损,坏器件,附加的转矩、应力可能损坏机械部分,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,45,变速风电机组由于变频器对电网故障很敏感，电网轻微故障,会引起机组切除,风电机组都是0s启动切除,风电机组没有低电压穿越功能，当风电装机更大时，电网频,率会有问题,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,46,风电装机比例较低时：,可以允许风电场在电网发生故障及扰动时切除，不,会引起严重后果。,风电装机比例较高时：,高风速期间，由于输电网故障引起的大量风电切除会导致系统潮流的大幅变化甚至可能引起大面积的停电，而带来频率的稳定问题。,当风电装机增大时（百万千瓦、千万千瓦风电基地,）,低电压穿越能力是必需的,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,47,第四部分 风电规模化发展对电网的要求,3 加强大规模风电并网调度运行技术的研究，例如,风力发电调度模式研究,风电调度运行支撑系统研发风力发电优化调度系统研发,区域风电协调调度控制系统研发风电功率预测系统的研发,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,48,第四部分 风电规模化发展对电网的要求,以风电功率预测系统的研发为例,实测曲线,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,49,第四部分 风电规模化发展对电网的要求国内外风电功率预测研究现状,预测系统名称PrediktorWPPTZephyrPrevientoAWPPSSIPRELICOLocalPred-RegioPredHIRPOMWPMSeWindWPFS,开发者丹麦国家实验室（Ris）丹麦技术大学（Technical University of Denmark）Ris与丹麦技术大学德国奥尔登堡大学（University of Oldenburg）巴黎矿业大学（Ecole des mines de paris）卡洛斯三世大学（University Carlos III）西班牙可再生能源中心（CENER）爱尔兰科克大学（University College Cork,Ireland）德国卡塞尔太阳能研究所（ISET）美国TureWind公司中国电力科学研究院,采用方法物理法统计法混合法物理法统计法统计法物理法物理法统计法物理法统计法,中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,50,第四部分 风电规模化发展对电网的要求国内外投入运行的风电功率预测系统,预测系统名称PrediktorWPPTZephyrPrevientoAWPPSSIPRELICOLocalPred-RegioPredHIRPOMWPMSeWindWPFS,开发者丹麦国家实验室（Ris）丹麦技术大学（Technical University of Denmark）Ris与丹麦技术大学德国奥尔登堡大学（University of Oldenburg）巴黎矿业大学（Ecole des mines de paris）卡洛斯三世大学（University Carlos III）西班牙可再生能源中心（CENER）爱尔兰科克大学（University College Cork,Ireland）德国卡塞尔太阳能研究所（ISET）美国TureWind公司中国电力科学研究院,中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,风,电,功,率,预,测,51,第四部分 风电规模化发展对电网的要求风电功率预测方法,预测风速,输出功率,按预测的物理量分类直接预测输出功率持续预测方法时间序列模型,按数学模型分类,卡尔曼滤波智能方法，如神经网络,按输入数据分类按时间尺度分类,不采用数值天气预报采用数值天气预报超短期预测短期预测,时间序列模型神经网络物理方法统计方法,中长期预测中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,52,第四部分 风电规模化发展对电网的要求,风电功率预测原理,物理方法,微观气象学模型CFD模型.,统计方法,人工神经网络支持向量机.,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,53,第四部分 风电规模化发展对电网的要求,统计方法预测原理,建立天气预报与功率输出之间的相关性描述,可采用不同的数学模型,时间序列分析人工神经网络支持向量机模糊逻辑,投入前需要历史数据进行训练投运后预测精度会继续提高,投入后仍然需要定期对预测模型进行再训练需要大量的历史数据,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,54,第四部分 风电规模化发展对电网的要求,物理方法预测原理,计算每台风机的输出功率,计算方法,微观气象模型,计算流体力学（CFD）模型,边界条件,风机位置和轮毂高度地形影响,表面粗糙度热效应,风电机组功率曲线,模型输出统计(MOS),系统误差校正,对于好的预测质量不可或缺,需要测得的输出功率和测风数据,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,55,第四部分 风电规模化发展对电网的要求,风电功率预测的成果,已经投入吉林、江苏、西北、宁夏、甘肃、辽宁、上海电网共七套风电功率预测系统；正在建设东北、新疆、黑龙江、张家口风电功率预测系统；已经建立了十一个省（区）近一百个风电场的预测模型，总装机超过7000MW。,制定了国家电网公司风电功率预测系统功能规范,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,功率(MW),),56,第四部分 风电规模化发展对电网的要求江苏风电功率预测模型运行结果1000900实际功率,800700600500400300200100,预测功率装机容量,011-18,11-19,11-20,11-21,11-22,11-23,11-24,11-25,11-26,11-27,11-28,11-29,11-30,12-01,12-02,12-03,12-04,日期,风场名称大丰中电东台国华如东汉能如东龙源启东华能启东龙源风场总加,装机容量188.25201100250.591.5100.5931.75,均方根误差(%)11.3910.069.2411.2911.1812.458.29,相关性系数0.820.810.870.850.820.820.89,平均绝对误差(%)8.397.646.769.168.758.666.27,误差小于20%的比例0.920.950.940.930.950.880.97,中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,57,第四部分 风电规模化发展对电网的要求4 完善和实施风电接入电力系统等技术导则中国电科院研究院参与起草的风电并网标准,风电场接入电力系统技术规定 GB/Z 19963-2005,正在修订In revising,风电场接入电网技术规定,国家电网发展2009327号,电网运行对大规模风电场并网技术要求江苏风电场接入系统的技术标准的研究风电场接入电网技术规定 QGDW 392-2009中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,58,第四部分 风电规模化发展对电网的要求,以我国风电场接入电力系统技术规定为例,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,59,Grid code,风电发展较快的几个国家并网导则中都有较为完善的,风电场并网技术规定,丹麦：Technical regulation for the properties and the regulation,of wind turbines.2004.05,德国：Grid Code,High and extra high voltage,E.on Netz,GmbH,Bayreuth,Germany,1.April 2006,美国：AWEA Grid Code,2004.05,爱尔兰:Wind Farm Power Station Grid Code Provisions苏格兰:Guidance Note for the connection of wind farms,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,60,一般都对以下几个方面提出了要求：,有功功率及其控制要求,无功功率容量范围及电压控制要求低电压穿越能力要求,风电机组的电压、频率正常运行范围,SCADA系统与通信信号风电场电能质量指标风电场的测试要求,风电模型及参数要求,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,61,各国并网导则中的低电压穿越要求,有功功率,英国并网导则要求在电网电压恢复0.5s内有功功,率恢复至额定输出功率的90%；,德国E.ON Netz公司并网导则要求电网电压恢复,5s内达到额定输出功率（每秒20%的额定有功功率）。,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,62,各国并网导则中低电压穿越的要求,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,63,各国并网导则中的低电压穿越要求,无功功率,国 E.ON Netz 公 司 并 网 导 则 要 求 电 网 故 障 发 生,20ms内，对每1%的电压跌落对应提供2%的额定无功电流。需要时应能提供100%额定电流的无功功率；,西班牙并网导则要求电网跌落100ms内风电场停止从电网吸收无功且在电网恢复150ms内向电网注入无功功率；,英国和爱尔兰并网导则中要求电网故障期间风电,场提供最大的无功电流。,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,64,第四部分 风电规模化发展对电网的要求,根据我国风电发展的现状，可能要在以下几个方,面进行修改：,1.有功功率及其控制要求,2.无功功率容量范围及电压控制要求3.低电压穿越能力的要求4.风电场接入电网检测,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,65,第四部分 风电规模化发展对电网的要求,有功功率,风电场应具备功功率调节能力，能根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。为了实现对风电场有功功率的控制，风电场需配置有功功率控制系统，接受并自动执行调度部门远方发送的有功功率控制信号，确保风电场最大有功功率值及有功功率变化值不超过电网调度部门的给定值。,紧急控制,在电网紧急情况下，风电场应根据电网调度部门的指令来控制其输出的,有功功率，并保证风电场有功控制系统的快速性和可靠性。,电网故障或特殊运行方式当电网频率高于50.2Hz时,若风电场的运行危及电网安全稳定。,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,66,风电场有功功率最大功率变化率包括1min功率变化率和10min功率变化率，具体限值可参照下表。风电场最大功率变化率推荐值,风电场装机容量(MW)150,10min最大变化量(MW)20装机容量/1.5100,1min最大变化量(MW)6装机容量/530,中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,67,第四部分 风电规模化发展对电网的要求,无功电源,风电场的无功电源包括风电机组和风电场的无功补偿装置。,风电场首先充分利用风电机组的无功容量及其调节能力，仅靠风电机组的无功容量不能满足系统电压调节需要的，应在风电场集中加装适当容量的无功补偿装置，无功补偿装置应具有自动电压调节能力。,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,68,第四部分 风电规模化发展对电网的要求,无功容量,对于直接接入公共电网的风电场，其配置的容性无功容量除能够补偿并网点以下风电场汇集系统及主变压器的感性无功损耗外，还要能够补偿风电场满发时送出线路一半的感性无功损耗；其配置的感性无功容量能够补偿风电场送出线路一半的充电无功功率。,对于通过220kV（或330kV）风电汇集系统升压至500kV（或750kV）电压等级接入公共电网的风电场群，其风电场配置的容性无功容量除能够补偿并网点以下风电场汇集系统及主变压器的感性无功损耗外，还要能够补偿风电场满发时送出线路的全部感性无功损耗；其风电场配置的感性无功容量能够补偿风电场送出线路的全部充电无功功率。,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,69,风电场运行电压及电压偏差,当风电场并网点电压在额定电压的10%范围内时，,风电场应能正常运行。,当风电场的并网电压在110kV及以下时，风电场并网点电压的正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%。,当当风电场的并网电压在220kV及以上时，正常运行,时风电场并网点电压的允许偏差为额定电压的3%7%。,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,高于51.0Hz,指令限功率运行。,70,风电场运行频率范围频率偏离下的风电场运行要求,频率范围低于49.0Hz49.0Hz49.5Hz49.5Hz50.2Hz50.2Hz51.0Hz,要求根据风电场中风力发电机组允许运行的最低频率而定。每次频率低于49.5Hz时要求至少能运行10min。连续运行。每次频率高于50.2Hz时要求至少能运行2min，并且当频率高于50.2Hz时，没有其他的风力发电机组启动。,风电场机组逐步退出运行或根据电网调度部门的中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,71,5.1 风电场并网技术规定的内容,风电场电能质量,风电场接入电力系统后，应使并网点的电压偏差不超过,规定限值。,风 电 场 在 公 共 连 接 点 引 起 的 电 压 变 动 应 当 满 足 GB,12326-2000的要求。,风电场所在的公共连接点的闪变干扰允许值应满足GB,12326-2000的要求，其中风电场引起的长时间闪变值Plt和短时间闪变值Pst按照风电场装机容量与公共连接点上的干扰源总容量之比进行分配，或者按照与电网公司协商的方法进行分配。,风力发电机组的闪变测试与多台风力发电机组的闪变叠,加计算，应根据IEC 61400-21有关规定进行。,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,72,第四部分 风电规模化发展对电网的要求,低电压穿越能力 LVRT capability,Voltage dip caused,by grid fault,WT must not trip,WT may trip,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,73,吉林电网大范围风电机组切机情况介绍时间:2008.04.09 早晨天气情况:刮风，下小雨。故障位置:白城至开发变66kV线路(19km)，距离白城变2.4km。故障类型:2相短路(B-C)发生时间 05:07:54保护动作情况:线路距离保护与过流保护动作80ms后三相切除05:07:55重合成功,80-110ms 后120-150ms 后,洮南大通风电场内所有机组跳闸富裕风电场所有风机跳闸,同发龙源、华能场内所有风电机组跳闸中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,74,故障前25MW55MW230kV,232kV,潮流方向,223MW234kV38Mvar 电容器组中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,75,故障后,定速机组,0MW,236kV,244kV,电压明显升高，潮流大范围变化。,0MW,251kV,38Mvar 电容器组,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,76,风电机组故障信号,东汽 FD77-1.5MW：,Transient grid error,Crowbar activate,Gamesa：,Grid voltage errorStator breaker open,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,77,类似的情况，在西北地区的甘肃玉门风电场、甘肃安西中广核大梁子风电场、宁夏贺兰山风电场都发生过,电网扰动，不是非常严重,带有变频器的风电机组切机,恒速风电机组稳定运行,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,78,第四部分 风电规模化发展对电网的要求,风电场接入电网检测,有功/无功控制能力检测,电能质量检测，包含电压变动、闪变与谐波,单个风电机组低电压穿越能力的测试，及基于仿真,的风电场低电压穿越能力的验证。,中国电力科学研究院,CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,79,第四部分 风电规模化发展对电网的要求,5 建设国内风电认证和检测能力,以国家风电研究实验中心的建设为例,2009年2月27日，国家电网公司向国家能源局申请建立国家风电研究,检测中心（国家电网发展2009215号），国家能源局于11月20日批,复同意建立国家风电研究检测中心（国能新能2009279号）。,此外