风电并网问题探讨推选.ppt

North China Electric Power University,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,河北风电装备技术路线图会议,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,风电并网问题探讨,我国风电并网发展特点,1,2,3,大规模风电并网面临问题,大规模风电并网的新技术,我国风电并网发展特点,大规模,经济增长和能源需求使中国成为世界上最具发展前景的风电市场,能源局拟将 年风电装机容量规划提升到亿千瓦,规模化发展也使风电成本不断下降，逐渐接近常规能源。,高集中,甘肃、内蒙等六省区七个千万千瓦级风电基地的规划,河北省千万千瓦级风电基地规划总装机容量为1078万千瓦，其中张家口地区规划装机容量为713万千瓦，承德地区规划装机容量为320万千瓦，沿海地区规划装机容量为45万千瓦。,远距离,风能富集地区均属偏远地区，负荷小、火电水电少、电网薄弱,须远距离输送至电网负荷中心，最大输送距离超过1000公里。,我国正在建设世界上最强大的电网系统,发电装机容量截至 年底，全国发电设备容量87407万千瓦，其中华北、东北、华中、华东都接近或超过1亿千瓦,世界上电压等级最高的交直流输电工程,特高压发展：到 年建成华北、华东、华中（“三华”）特高压同步网，形成“三纵三横一环网”。,高压直流输电：用于水电的西电东送出和区域电网互联,风电集中的地区是电网的薄弱环节，其发展速度远滞后于风电发展。,风电送出项目已列入电网公司“十二五”规划。,欧洲规划超级电网整合新能源,我国风电并网发展特点,我国风电并网发展特点,内蒙古电网通过两个通道共四回500千伏线路向华北电网送电。,规划在十一五末和十二五期间建设临河北等9座500千伏风电汇集站、多条输送风电的500千伏线路及多个汇集风电的220千伏输变电工程，总 超过百亿元。,内蒙古自治区规划多个百万千瓦级风电基地，风电接入电网距离少则几十公里，多则一、二百公里以上，风电接入单位 达到火电接入的30倍以上，电网 能力不能 满足风电发展的需要。为风电接入，电网不但需加大500千伏主网架的 ，而且需进一步加强电网结构和电网改造，从而加大电网 压力。,国家电网已于 年3月开工建设兰州-酒泉-瓜州的750kv超高压输变电工程项目，风电基地电能送往东部地区的电力负荷中心,我国风电并网发展特点,大规模风电并网面临问题,问题产生原因：,风电：清洁的劣质电源，不可靠、不可预测、不可调度,电网：电源结构不合理和电网建设的相对滞后,“,建设大基地，融入大电网,”,的发展规划与欧洲“分散上网，就地消纳”不同，,大规模风电并网给电网带来的理论和技术难题，,对电网公司是严峻挑战,，同时对风电设备的发展也提出新的要求。,大规模风电并网面临问题,间歇性风电对电网的影响：恶化系统电压水平、导致线路传输功率越线、系统短路容量增加、系统暂态稳定性改变,电网末端电能质量对风场影响：电网扰动导致风电场的解列，不平衡电压会造成机组振动、过热。,大规模风电并网的新技术,电网：接纳风电技术手段和经济 的努力,加强风电地区电网建设及风电输送线路建设,调整电源结构，风电、水电、火电及储能的优化运行与打捆输送,建设抽水蓄能电站，研发新型储能技术,配置能适应间歇性电源的负载,提高电网对风电的调度管理能力,大规模风电并网的新技术,风电产业,风电机组及风电场的建模,风电场的能量管理系统,变流器的控制系统,风电基地中风电场的联网技术,大规模风电并网的新技术,风电机组及风电场的建模,机组模型：作为机组性能和特点的展示方式之一，揭示联网运行风电机组的动态特性，寻找设备本身的优点和不足，提供改进建议；,风电场集总等值模型：研究电网允许风电接纳能力、电网潮流计算与无功优化计算、风电接入对电网暂态稳定性影响等、风电场的无功电压和有功频率特性分析。,大规模风电并网的新技术,风电机组及风电场的建模,电力系统分析软件：,BPA,、,EMTP,、,PSS/E,、,PSASP,、,DIgSILENT,等,DIgSILENT,提供风力发电机仿真模型，但并不完善，也不能适用于不同厂家机型,由于风机类型的多样性、参数复杂，风机厂商需自己开发仿真模型，并经过实际运行数据验证。,双馈风力发电机组主电路的,PowerFactory,模型,双馈机组控制系统的,PowerFactory,模型框图,有功无功功率控制模型,转子电流控制模型,网侧换流器控制模型,大规模风电并网的新技术,风电场能量管理系统（,EMS,）,具有风电场的监控、功率预测、风机有功无功协调控制功能，可以与电网调度的,AGC,、,AVC,系统接口，使接入风电场与接入地区电网相互协调配合运行。,包括,SCADA,系统、风电功率预测、风电场并网控制、风电场有功出力控制、风电场无功出力控制、风电场频率调节控制、风电场电压调节控制、故障诊断等模块。,风电基地中风电场的联网技术,系统惯性减小后，功率突变引起频率的变化量增加，影响系统的频率稳定。,机组模型：作为机组性能和特点的展示方式之一，揭示联网运行风电机组的动态特性，寻找设备本身的优点和不足，提供改进建议；,变流器控制对电网动态支持,高压直流输电：用于水电的西电东送出和区域电网互联,大规模风电并网的新技术,大规模风电并网的新技术,变流器控制对电网动态支持,大规模风电并网的新技术,风电集中的地区是电网的薄弱环节，其发展速度远滞后于风电发展。,为风电接入，电网不但需加大500千伏主网架的 ，而且需进一步加强电网结构和电网改造，从而加大电网 压力。,大规模风电并网的新技术,大规模风电并网的新技术,电网友好型风电场（,Grid Friendly Integration of Wind Turbines,）,并网和离网控制,有功变化率控制：限制风场风速变化时的有功变化率,故障穿越能力：电网扰动时不切机,调节风电场电压和功率,频率响应控制：一次调频,提供无功支持,当系统电源或负荷变化时提供惯性,大规模风电并网的新技术,GE,公司的风电场管理系统模块,WindSCADA,WindVAR,WindCONTROL,TM,WindFree,TM,Reactive Power,WindRIDE-THRU,TM,WindINERTIA,大规模风电并网的新技术,变流器控制技术,对电网动态支持,拓扑结构和有功无功解耦控制已经成熟,存在问题：隔离了发电机对电网的频率响应，相当于减小了电力系统惯性。,电力系统惯性：反映了系统阻止电源或负荷变化的能力。,所有同步发电机和部分负荷对系统惯性有贡献,大规模风电并网的新技术,变流器控制,对电网动态支持,低频功率振荡是大型同步电力系统常见问题,风电电源远离负荷中心，长距离跨区输送电力可能影响整个系统的小干扰稳定性。,系统惯性减小后，功率突变引起频率的变化量增加，影响系统的频率稳定。,虚拟惯性技术：在独立的有功无功控制上增加频率调节器和,PSS,辅助环节,大规模风电并网的新技术,Outer control loop diagram of VSC for network support,Supplementary control loop for frequency regulation,Supplementary control loop for PSS,动态频率支持,(a),无虚拟惯性环节,(b),有虚拟惯性环节,PSS,(a),无虚拟惯性环节,(b),有虚拟惯性环节,大规模风电并网的新技术,风电基地的风电场互联,多端直流系统,大型风电基地尤其是海上风力发电场的迅速发展，对传统输电技术提出了新的挑战。,容量增大，对输电系统可靠性、稳定性要求更高,直流输电优势有：,快速的功率控制；,直流电网没有无功环流和稳定性问题。,大规模风电并网的新技术,风电基地的风电场互联,多端直流系统,电压型直流输电的优势：,可连接无源网络和弱交流系统，不会出现换相失败；,可实现独立的有功和无功控制，可控性更好；,功率反转时电压极性不变，易于构成多端直流系统。,大规模风电并网的新技术,风电基地的风电场互联,多端直流系统,研究多端直流系统的意义：,当,VSC,用于百万千瓦大型风电基地，可能需要多个,VSC,换流站及输电线路。,通过多端直流系统互联，可以增加风电场功率输送的可靠性和灵活性。,对提高大型风电场并网的可靠性、输电的灵活性、改善交流电网电能质量等，具有重要的理论和实际价值。,大型风电基地尤其是海上风力发电场的迅速发展，对传统输电技术提出了新的挑战。,大规模风电并网的新技术,风电机组及风电场的建模,大规模风电并网的新技术,调整电源结构，风电、水电、火电及储能的优化运行与打捆输送,风能富集地区均属偏远地区，负荷小、火电水电少、电网薄弱,河北省千万千瓦级风电基地规划总装机容量为1078万千瓦，其中张家口地区规划装机容量为713万千瓦，承德地区规划装机容量为320万千瓦，沿海地区规划装机容量为45万千瓦。,大规模风电并网的新技术,风电：清洁的劣质电源，不可靠、不可预测、不可调度,大规模风电并网的新技术,虚拟惯性技术：在独立的有功无功控制上增加频率调节器和PSS辅助环节,高压直流输电：用于水电的西电东送出和区域电网互联,大规模风电并网的新技术,WindCONTROLTM,大规模风电并网的新技术,发电装机容量截至 年底，全国发电设备容量87407万千瓦，其中华北、东北、华中、华东都接近或超过1亿千瓦,当VSC用于百万千瓦大型风电基地，可能需要多个VSC换流站及输电线路。,华北电力大学,保定永华北大街,619,号,Tel:[phone],Tank You!,感谢观看,