3.我国的风电并网问题及相关标准-王伟胜
风力发电引起的电压波动和闪变

风力发电引起的电压波动和闪变孙涛1,王伟胜1,戴慧珠1,杨以涵2(1.中国电力科学研究院,北京 100085;2.华北电力大学电力工程系,北京102206)摘要:并网风电机组在持续运行和切换操作过程中都会产生电压波动和闪变,对当地电网的电能质量有不良影响。
从并网风电机组输出的功率波动出发,分析了风力发电引起电压波动和闪变的主要原因。
介绍了关于并网风电机组电能质量的国际电工标准IEC 61400-21,给出了风电机组在持续运行与切换操作期间引起的闪变值和相对电压变动的计算公式。
然后综述了有关风力发电引起的电压波动和闪变的计算方法和影响因素等方面的研究成果,最后展望了未来的研究方向和研究重点。
关键词:风力发电;电能质量;电压波动;闪变1 引言随着越来越多的风电机组并网运行,风力发电对电网电能质量的影响引起了广泛关注。
风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的,可能影响电网的电能质量,如电压偏差、电压波动和闪变、谐波等。
电压波动和闪变是风力发电对电网电能质量的主要负面影响之一。
电压波动的危害表现在照明灯光闪烁、电视机画面质量下降、电动机转速不均匀和影响电子仪器、计算机、自动控制设备的正常工况等[1,2]。
电压波动为一系列电压变动或工频电压包络线的周期性变化。
闪变是人对灯光照度波动的主观视感。
人对照度波动的最大觉察频率范围为0.05~35Hz,其中闪变敏感的频率范围约为6~12Hz[1]。
衡量闪变的指标有短时间闪变值P st和长时间闪变值P l t。
短时间闪变值是衡量短时间(若干分钟)内闪变强弱的一个统计量值。
短时间闪变值的计算不仅要考虑电压波动造成的白炽灯照度变化,还要考虑到人的眼和脑对白炽灯照度波动的视感。
长时间闪变值由短时间闪变值推出,反映长时间(若干小时)闪变强弱的量值。
本文从并网风电机组输出的功率波动着手,分析了风力发电引起电压波动和闪变的主要原因,并介绍了关于并网风电机组电能质量的国际电工标准IEC 61400-21[3],总结了风力发电引起的电压波动和闪变的计算方法和影响因素,最后对未来的研究方向和研究重点进行了展望。
大规模风电并网问题-以及并网技术标准
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2011年12月30日, GB/T 19963-2011 《风电场接入电力
系统技术规定》发布。
主要内容
Ⅰ 有功功率与频率控制要求 Ⅱ 无功容量配置与电压控制要求 Ⅲ 低电压穿越与动态无功注入要求 Ⅳ 电气仿真模型要求
1.1 有功功率控制系统
❖ 5.1 基本要求 ❖ 5.1.1 风电场应符合DL/T 1040的规定,具备参与电力系统调频、调峰和备用的能力。 ❖ 5.1.2 风电场应配置有功功率控制系统,具备有功功率调节能力。 ❖ 5.1.3 当风电场有功功率在总额定出力的20%以上时,场内所有运行机组应能够实现有功
干西第二 风电场 干西第三
380.56kV
风电场
109.31MW
380.0kV 桥东变
55.898M0W8.54kV
玉门 130.28MW
张掖电厂 2×300
敦煌378.25kV 128.17MW
728.77MW
酒钢变
714.79MW
热2电×3三01厂018.79MW
10711.嘉149.5峪M1M关WW184.1张9M掖W 183.86MW
3.4 新能源发电的故障穿越能力
➢ 高电压穿越能力 ➢ 低电压穿越能力,零电压 ➢ 连续故障穿越能力
❖ 故障期间的电机及变流器过压和过流 问题,发电机的超速问题;
❖ 目前最常用的低电压穿越实现技术是 采用Crowbar和Chopper硬件电路。
第二部分: 风电并网的技术标准制定
中国风电并网标准情况
265506.4.254MMW1W19.23MW 25.32MW
古浪
2×330
武胜
21.3MW
780.26kV
风机类型
直驱 40%
培育原创技术成果 支撑能源电力创新发展
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时政热点独家策划23Enterprise Civilization2022年第8期习近平总书记在中央全面深化改革委员会第二十四次会议上强调,要推动国有企业完善创新体系、增强创新能力、激发创新活力,促进产业链创新链深度融合,提升国有企业原创技术需求牵引、源头供给、资源配置、转化应用能力,打造原创技术策源地。
国家电网公司深入贯彻落实习近平总书记关于科技创新的重要讲话和重要指示批示精神,始终立足“两个大局”,心怀“国之大者”,深入实施创新驱动发展战略,坚持“四个面向”,提升“四个能力”,全面推进“一体四翼”发展布局,加大前沿引领技术、基础研究与应用技术领域投入,支撑重大原始创新,着力打造能源电力行业原创技术策源地,加快建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业,实现高水平科技自立自强。
作为国家电网有限公司直属科研单位,中国电力科学研究院有限公司(以下简称:中国电科院)坚守职责使命,立足能源电力国家战略科技力量的战略定位,围绕电力行业多学科布局,努力提升自身综合能力,加快培育自主创新与原始创新策源能力,先后攻克大电网安全分析与运行控制、特高压交直流输电、大规模新能源接入与大规模储能等电网关键技术,形成一系列自主创新成果,支撑能源电力行业原创技术策源地建设。
自主仿真让电网发展更安全更可靠2022年,中国电科院新型电力系统输电网功能形态及其技术演进研究项目团队运用新一代电力系统仿真技术,综合考虑技术、经济、安全等因素,研究纯新能源送出场景下的组网形态,创新改进传统的输电方式。
电力系统仿真是利用计算机或者物理设备,建立与实际电力系统具有一致特性的模型,并进行数字或者物理试验,研究分析模型模拟电力系统物理行为的方法和过程。
结合不同阶段我国电网的基本特征,中国电科院自主研发仿真计算软件工具,为电网安全运行、高质量发展提供可靠技术支撑。
20世纪70年代到90年代,我国电网向超高压跨省互联升级,电力电子开关的输电设备开始在电网中广泛应用,电力系统运行面临大量新问题,需要更为先进和精准的仿真计算软件工具。
_基于IEC61400-25的智能风电综合控制系统设计_基于IEC61400-25的智能风电综合控制系统设计

摘要:为实现智能电网环境下风电场的信息模型和电网友好型风电场的 要 求,提 出 了 基 于IEC61400-25的 智
能风电综合控制系统框架,指出了智能风电综合控制系统 需 解 决 的 关 键 问 题 ,建 立 了 智 能 风 电 综 合 控 制 系 统
结合IEC61850、IEC61400-25 标 准 与 风 电 场 建设的工程 实 际 可 [6] 看 出,建 设 智 能 风 电 场 综 合 控制系统需解决 如 下 关 键 问 题:① 智 能 风 电 综 合 控制系统实现的一个关键在于风电场一次设备的 智能化。在风电 场 升 压 站 侧,智 能 化 合 并 单 元 与 开关控制器在变 电 站 已 得 到 一 定 程 度 的 应 用,在 升压站 可 实 现 一 次 设 备 的 智 能 化。 但 在 风 电 场 侧,符 合 IEC61850 标 准 的 风 机 主 控 制 器、变 流 器、变 浆 控 制 器、无 功 补 偿 等 IED 设 备 还 处 于 起 步和研究阶段。②智能风电综合控制系统需实现 统 一 的 信 息 平 台、信 息 模 型 和 通 信 协 议。 IEC61850 标 准 对 变 电 站 信 息 模 型 、特 殊 通 信 服 务 隐射(SCSM)和 一 次/二 次 设 备 配 置 均 做 了 比 较 严 格 的 规 定 。 而IEC61400-25 标 准 在 风 场 侧 则 未 做出严格和唯一性的规定,如对 SCSM 提出了 多 种 映 射 方 法 ,而 对 风 电 场 的 一 次/二 次 设 备 配 置 语 言和文件并 未 提 出 相 关 标 准。 因 此,在 风 电 场 侧 难以实现真正意义上的信息共享和互操作。在电 网侧,CIM 模型对风 电 场 一 次 设 备 模 型 并 未 提 出 标准,需在现有 CIM 模 型 基 础 上,增 加 风 电 场 一 次设备、计划 曲 线 等 相 关 类 及 其 对 应 的 属 性。 另 外,IEC61970 标 准 偏 重 于 一 次 设 备 模 型,对 二 次 设备 描 述 过 于 简 单;而 IEC61850 标 准 则 偏 重 于 二次设备模型的描述。因此需在二者之间进行模 型协 调 和 适 配。 ③ 在 目 前 已 投 运 的 风 电 场,升 压 站和风电场已部 署 了 一 定 数 量 的 非IEC61850 标 准的 IED 设 备,仍 采 用 传 统 的 面 向 点 的 通 信 方 法。另外还 存 在 一 些 非 IEC61850 传 感 器,需 对 其进行智能化改 造 才 能 以 符 合IEC61850 标 准 的 接口接入智能化风电场综合控制系统。考虑到现 有设备的全面更 换 代 价 较 大,因 此 将 会 出 现 常 规 风 电 场/升 压 站 监 控 系 统 和 基 于 IEC61850、 IEC61400-25的智能风电综 合 控 制 系 统 共 存 的 过 渡期。
我国新能源消纳面临的挑战与思考

党的十九届五中全会提出,“生态文明建设要实现新进步”,并强调加快推动绿色低碳发展,推进能源革命,能源资源配置更加合理、利用效率大幅提高,主要污染物排放总量持续减少,生态环境持续改善。
而在此前的第七十五届联合国大会一般性辩论上,国家主席习近平向世界宣示,“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”。
这意味着今后较长时期,我国电力清洁化必须提速,以风电和光伏发我国新能源消纳面临的挑战与思考文/王伟胜电为主的新能源将迎来加速 发展。
1 “十四五”新能源发展形势(1)新能源装机增长将更加强劲。
“十三五”期间,我国新能源装机年均增长约6 000万千瓦,增速为32%,是全球增长最快的国家。
截至2019年年底,我国新能源装机容量达到4.14亿千瓦,占全部电力装机的20.63%,其中风电2.1亿千瓦、光伏发电2.04亿千瓦,新能源发电量6 300亿千瓦时,占全部发电量的8.6%。
“十四五”期间,随着风电和光伏发电技术的不断进步,资源丰富地区的风电、光伏发电将逐步全面实现平价上网,成本优势以及碳中和目标的要求,推动新能源发展速度进一步加快。
“十四五”期间,预计我国年均新增新能源装机将远超过6 000万千瓦,达到1亿千瓦的规模。
30新能源科技NEW ENERGY TECHNOLOGY(2)分布式新能源和储能快速发展。
随着光伏发电成本的下降、平价上网政策的实施以及中东部地区基本全额消纳的电力系统条件,分布式光伏发电将以“全民光伏”的形式迅速增长。
加之储能电池成本的快速下降,“光伏+储能”、大规模储能、综合能源系统等将在用户侧全面发展,分布式光伏装机容量很快将超过集中式光伏装机容量。
(3)新能源装机布局变化明显。
“十四五”期间,受“三北”地区新能源消纳困难影响,新能源装机空间分布将继续向消纳形势较好的中东部转移。
另外,随着技术进步、成本下降和建设经验的积累,“十四五”期间我国海上风电将迎来大发展,具备建设条件的海上风电将全面开工,接入消纳条件好的华北、华东电网。
5风电场接入电力系统技术规定
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2
1 背景与意义Background
《可再生能源法》已经实施,风电场进入一个大规模 建设阶段。The enforcement of Renewable Energy Law of PR China 国家发改委风电特许权项目的实施,一批装机容量在 100MW以上的大型风电场将陆续建成。与此同时,若 干个百万千瓦级的大型风电基地也在进行前期工作。 The implementation of several Wind Power Concession Projects organized by NDRC 我国的电网结构相对薄弱,许多建设或规划中的风电 场都位于电网薄弱地区或者末端。Many wind farms under operation and planning locate remote areas where the grid is relatively weak.
8
2 法律基础Legal Basis
《电网调度管理条例》(国务院第115号令) The regulation on Dispatch and Management of Power Systems (No.115 Rule of the State Council) 第三条 中华人民共和国境内的发电、供电、用电 单位以及其他有关单位和个人,必须遵守本条例。 All power plant operators, power suppliers, power consumers and others in China must comply with the order. 第二十五条 并网运行的发电厂或者电网,必须服 从调度机构的统一调度。All power plants and grids must obey the dispatching orders.
关于东台风电场主变并列风机跳闸问题的讨论

母 线 分段 的接 线 方 式 。
风机 的 箱 式 变 压 器 选 用 防 盐 雾 、 防潮 湿 的 产 品— — 顺 特 美 变 ( 锐 风 机 采 用 此 种 变 压 器 )和 中 电 电气 欧 变 ( E 华 G 采用 此种 变压 器 ) ,变 压 器 的 容 量 为 1 0 ( 2 0 k A, 6 0 15 ) V 变 比为 3  ̄  ̄ ./ .9 ( . )k 5 2 2 06 06 5 2 V,数 量 1 3台 。 4 升压变 电站 的 1 、2号 主 变 压 器 采 用 山东 济 南 志 友 生 产 的 自然 油 冷 却 的 三 相 变 压 器 ,型 号 为 S P 1 — 2 0 0 F Z 0 10 0 /
解 决 措 施 :经 过 详 细 分 析 ,采 取 逐 步 调 整 提 高 直 流 母 线 电压 的方 法 , 以期 躲 过 主 变 压 器 解 并 列 时 的 励 磁 涌 流 的
网 电压 跌 落 华 锐 风 机 跳 闸 的问 题 。
参考文献 :
[ ] 叶杭 冶.风 力发 电机 组 的控 制 技 术 [ O O MVA,变 比 为 2 2 8 .5 3 k 4 +  ̄1 / 5 V。 2
I
]
GO: 光缆 I 增量 编码 器 G:
… .
1
l
G O
D I ;双 电源 异 步机 FG
图 1 变 速 恒频 发 电机 组 的 结 构 示 意 图 风 机 并 网的 过 程 为 : 当风 机 监 测 到 5分 钟 的 平 均 风 速 达 到 风 机 的 切 人 风 速 .风 机 开 始 自检 , 自检 通 过 ,开 始 变
图 2 风 机 跳 闸 时 波 形
图 4 华 锐 低 电 压 穿 越 图
风力与光伏发电的并网问题分析

风力与光伏发电的并网问题分析天津北海油人力资源咨询服务有限公司天津300450摘要:随着全球光伏发电技术的快速发展,越来越多的光伏电源会接入现有的电力系统。
但由于光伏发电技术受外界环境的影响较大,输出功率存在间歇性和不确定性,并且会给电网带来很多新的电能质量问题。
因此研究和分析光伏发电并网系统的电能质量问题,将会成为光伏发电技术新的研究热点。
本文在分析光伏并网对电网电能质量的影响原理,探究了电压波动、共模电流、谐波以及其他影响因素对配电网电能质量的影响规律,并提出了可行性的解决方法。
关键词:光伏;并网;配电网;电能质量;电压波动中图分类号:TM736文献标识码:A引言随着能源危机的加剧及全世界对环境问题的日益重视,不仅能源结构发生了巨大变化,电力的作用越来越突出,而且电力越来越多地来自可再生能源,预计到2030年,其比例将达到50%。
其中光伏发电技术的日益成熟及发电成本的逐年降低,光伏发电越来越显现出社会效益和经济效益。
光伏发电进入大规模商业化应用的必由之路,就是将光伏系统接入常规电网,实行并网发电。
据统计,2021年全球新增光伏装机容量约183GW,全球总计装机容量达到971GW。
预计到2025年,全球并网光伏电站容量将达到1800GW。
因此可以说,光伏并网系统是目前光伏发电领域科研的热点和主要方向。
因为只有光伏发电系统产生的能量进入电力系统、为广大用户提供高质量的丰富能量,才能真正缓解能源紧张并抑制环境污染。
1分布式光伏发电对配电网的影响1.1对电网规划的影响在配电网实际建设的前期,相关技术人员应该合理和精准预测负荷,需要考虑到配电网运行的安全及负荷的增长情况。
考虑到分布式光伏发电系统在并网的过程中会受到诸多因素的影响,导致在对用电地区负荷预测与设计的过程中存在较大的变数,从而增加了电网网架的设计难度。
根据现有的研究得知,采用分布式光伏发电系统时,配电系统负荷的增长会受到影响,从而对系统后期的设计带来干扰,不利于实现最佳的网络布置,从而导致电网设计存在缺陷。
中国风电并网的(精)
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ChaGan (30MW)
55MW
230kV 232kV
43km Dagangzi(99MW) Songyuan Qianguo Dehui Nongan
Taonan Tongfa Longyuan (150MW) 107km Tongfa Tongfa Huaneng (100MW)
ChangLing 174(9.35MW)
107km Tongfa
ChangLing 174(9.35MW)
0MW
ChangLing Hexin Xijiao ChangLing Wangzi (49.5MW)
Tongfa Huaneng (100MW)
251kV
38Mvar 电容器组
The German „Wind Power Plant“
09/ 2005
Total WT number:
16,800 WTs
Installed capacity:
17,360 MW
Wind Turbine/ Wind Farm Sites
Source: ISET
2. 技术挑战
2. 技术挑战
甘肃酒泉、 内蒙古和苏沪 沿海等地构成(燃油+燃气≈20%)
2. 技术挑战
2. 技术挑战
• 风电机组制造商面临的挑战
–低电压穿越能力 –有功功率控制能力 –无功功率与电压控制能力
–电压波动和闪变
–谐波电流 –电网适应性
2. 技术挑战
Scenario: 2001, low load WEC-model: static converter failure: Substation Dollern
中国风电并网的 技术挑战和解决方案
王伟胜:分布式光伏接入电网、超高压直交流技术的发展方向

王伟胜:分布式光伏接入电网、超高压直交流技术的发展方向∙2014-11-23 08:48:02∙浏览:48次∙来自:世纪新能源网∙分享:∙2014年11月19日第14届中国光伏大会在北京亮马河大厦会议中心成功举办,中国电力科学研究院新能源研究所所长王伟胜发表了《分布式光伏接入电网、超高压直交流技术的发展方向》的演讲,下面为现场实录:新能源研究所我们是研究风电、光伏这种可再生能源进入电网的有关技术,是光伏应用的一个环节,工作机会也和光伏同仁经常在一起开会,大家讲电池的时候我确实听不懂,但是希望我讲的大家尽量能够听明白一些。
光伏发电,光伏未来发展的前景和光伏产业本身的技术进步这个东西大家都是勿庸置疑的,真正要把电,因为电的特殊属性,发这个电要用,涉及到接网的问题,涉及到和一些接网的有关技术也好,和相应一些配套支撑,主要的内容我想是以下几个方面,第一个,首先我们了解光伏是什么特性,电源来讲什么特性,最主要手段是仿真。
设备什么特性,可能我们需要一些实证,当然实证本身也是研发的平台和手段。
第三,天有不测风云,我们对风电和光伏我们必须要测它明天什么时刻能发多少电,这个是我们做的预测的工作。
第四个方面预测,知道它什么特性,知道它什么出力,要把它用好,优先调度,把它用好,首先要保证风电包括光伏的,首先满足它的出力,不要发生现出力的情况。
这个标准是我们每个技术方面,最后我们都需要形成一个标准来规范和引导这些行业的一些发展和技术进步,所以我的报告主要分为五个方面内容。
先看一下目前这个行业的发展状况,这里必须把风电和光伏一起来说,第一个风电和光伏发展都很快,第二个风电和光伏未来发展空间非常大,大家都在讲风电和光伏目前一些出力受限的情况,大家可能社会的焦点也都非常不理解,因为只有这么点,怎么就会接不进去,弃风也好弃光也好,因为弃光在有些地区已经出现了,而且如果我们不采取一些办法的话可能这个问题也会像风电一样比较严重,这是我们不愿意看到的,第一发展很快,总量来讲,风电电量去年只有不到3%,装机容量6%,包括2050年也好,2030年也好,目标非常远大,这个问题必须解决。
风力发电的并网技术标准分析
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风力发电的并网技术标准分析发表时间:2016-11-09T14:41:31.417Z 来源:《电力设备》2016年第16期作者:康睿[导读] 我国还没有制定针对其他形式新能源发电并网的技术标准和规范,而已制定的标准还不够成熟,尚需进一步发展和完善。
(青海黄河上游水电开发有限公司青海省西宁市 810003)摘要:主要比较了国内外常用风力发电的并网技术标准,分别从并网方式,电能质量的电压偏差、频率、谐波等指标,保护与控制以及风电场低电压穿越等方面进行了详细的分析。
指出了国内现有标准存在的不足,在并网技术标准的制定过程中,应综合考虑并网容量以及接入电网的电压等级等因素。
关键词:智能电网;风电;并网技术;标准1、前言风力发电、光伏以及燃料电池发电等分布式可再生能源由于其本身的不稳定性,给传统配电网的电压、电能质量、继电保护等方面带来了诸多不利影响。
新能源发电并网标准是推进新能源与智能电网发展的技术基础和先决条件。
本文对现有风力发电并网技术标准分别进行了比较,指出了风力发电并网标准中应该重点考虑的问题。
2、风力发电概述风的动能转变成机械动能,再把机械能转化为电能,这就是风力发电。
风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再通过发电机将旋转的动能,来促使发电机发电。
依据目前的风电技术,大约是每秒三米的微风速度(微风的程度),便可以开始发电。
风力发电正在世界上形成一股热潮,因为风力发电不需要使用燃料,也不会产生辐射或空气污染。
3、风力发电并网技术标准探析许多国家和地区都针对自己的实际情况制定了风力发电系统并网技术标准,如美国的IEEE,NEC,UL标准等,我国风力标准委员会及国家电网公司也制定了风力发电系统并网标准。
国际电工委员会在1994年率先制定了风力发电机系统IEC61400系列标准,并被日本和欧洲众多国家和地区接纳和采用,该系列标准主要涉及风轮发电机系统的设计、安装、系统安全保护、动力性能试验以及电能质量测试评定等方面的内容。
风力发电对电网的影响及对策
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风力发电对电网的影响及对策InfluenceofWindPowerGenerationonPowerSystemandCountermeasures曹发彦1吴丹岳2陈树棠1(1.福州大学电气工程与自动化学院,福建福州350002;2.福建省电力试验研究院,福建福州300007)摘要:介绍了2005年以来福建风力发电的发展概况;分析了风电场并网运行的特性及其对电力系统的安全、调度、电能质量和稳定性的影响;提出了改善风电场运行性能的对策。
关键词:风力发电;电网安全;调度;电能质量Abstract:Thedevelopmentofwindfarmshasbeenintroducedsince2005inFujian.Therunningcharacteristicofparallel-operatedwindpoweronpowersystemanditsharmfuleffectsonpowersystemssafety,distribution,powerquality,andpowerstabilityareanalyzed.Thecountermeasuresforimprovingtheoperationperformanceofwindpowersystemarepresented.Keywords:Windpower;powersystemssafety;distribution;powerquality中图分类号:TM712文献标识码:B文章编号:1006-0170(2006)02-0033-031引言风能是一种无污染、可再生的能源,从20世纪80年代以来,风力发电就以其独特优势得到了长足的发展,特别是1990年以来,世界风力发电得到了飞速的发展,风力发电的装机容量以每年平均22%的速度增长,到2002年底全世界的风机总装机容量已超过了32000MW。
福建省开发利用风能起步较早,具有开发风电的良好基础,1977年就是国家重点资助的首批开发风能的省份之一。
中国大规模风电并网运行问题及应对策略

Vol.34No.4Heilongjiang Electric Power Aug.2012收稿日期:2012-05-21作者简介:王宏(1968-),男,1992年毕业于东北电力学院电力系统及其自动化专业,高级工程师。
中国大规模风电并网运行问题及应对策略王宏1,王秀江2(1.黑龙江省电力有限公司调度控制中心,黑龙江哈尔滨150090;2.大唐哈尔滨第一热电厂,黑龙江哈尔滨150078)摘要:以中国风资源利用的现状及世界风电发展的背景为基点,阐述了中国风电发展的优势和不足,同时通过对世界发达国家促进风能发电措施的研究,提出了解决中国风电并网运行问题应采取的可行措施。
关键词:风力发电;并网运行;问题;解决措施中图分类号:TM614文献标识码:A文章编号:1002-1663(2012)04-0296-03Problems and countermeasures of domestic wind power connected to gridWANG Hong 1,WANG Xiujiang 2(1.Dispatching and Control Center of Heilongjiang Electric Power Company Limited ,Harbin 150090,China ;2.Datang Harbin No.1Thermal Power Plant ,Harbin 150078,China )Abstract :On the basis of the current situation of the utilization of wind resource in our country and the background of the development of world wind power ,this paper introduces the advantages and disadvantages of domestic wind power development and proposes feasible measures to solve the problems existing in wind power connected to grid by studying the measures taken by developed countries to stimulate the development of wind power.Key words :wind power generation ;connected to grid ;problems ;countermeasures1风电发展与并网运行现状世界风电总装机从2003年的3929万kW 增长到2009年的15789.9万kW ,年均增长26%。
浅谈并网友好型风电场的特点

时风能监测系统 、风电功率预测 系统及相应 的 自动化 和通信装置 ,
在有功功率方面 ,并 网友好 型智能风 电场要求 风电场必须具有 保证其正常运行 ,并达到规定的技术要求 。
功功率调节能 力 ,并能根据并 网调 度部 门指令控制其有 功功率输 在调度 自动化方面 ,并网友好型智能风 电场要求 风电场 自动化
机组的性能可 以完全反映风 电场 的运行性能 。作为需要若干 风电机 式 。风电场根据并 网频率情况具备 自动调节有功功率的能力 ,以协
组配合运行的风电场 ,即使 风电机组运行在最优效率 和最佳状态 , 助调节并网频率 。风 电场根据并网电压情况具备 自动调节无功功率
也会 因风电场功率 分配不合理 、风电场不具备集 中进行功率 因数调 的能力 ,以协助调节并 网电压 。风电场可以运行在 功率 因数 控制模
行全部机组并 网调试运行 ,并在相关 时间内向并 网调度 部门提供 有
风电场的主体 和核 心是风 电机组 ,因此风 电机组的性能很大程 关风电场运行特性 的检测报告。
度上决定了风电场接人电力 系统 的友好程度 ,但这并不意味着风 电 并网友好 型智 能风 电场 要求风 电场频率和 电压有 多种调节模
整 的设备 、能量 管理技术或通信技术 落后等原 因,导致风 电场并 网 式 、无功优先调节模式 、频率优先调节模式等多种调节模式 ,以适 应
点 的电能指标无法达到最优 的友好状态 ,严重情况下甚至连基本并 并网调度不同情况下 的要求。
网指标都无法满足 。
在低 电压穿越能力方面 ,风 电场需要 满足并 网导则 中对 于低电
调控制机组 和无功补偿装置 的能力 ,能 自动快速调整无功总功率 。 总结 ,提出了并 网友好型风电场的评价指标 ,包 括通用技 术要求 、开
大规模风电并网问题分析及应对策略研究

大规模风电并网问题分析及应对策略研究摘要:随着我国逐步改善和优化能源使用的结构,风电并网的规模不断扩大,发展速度逐年提升。
对于大规模风电并网中所出现的一系列问题进行评测和解决,是风电并网进一步发展过程中必须面对的一大问题。
本文详细分析了大型风电场运行的所面临的问题,并提出了与此相对应的解决措施,同时分析了大规模风电并网在预测风电功率等方面的重要性和必要性。
关键词:大规模风电并网;问题分析;应对策略1、前言为了使我国大规模风力发电的发展速度得到进一步的提升,我国相关部门应当在一定程度上加大研究风电并网技术的投入。
减少大规模风电场接入后,会给电力系统的正常运行造成一定的不利影响。
风力发电有以下几个重要特点:对环境的破坏性较小、储量较大和可再生。
通常来说,对风能进行调度和测量是比较困难的,这是因为风力往往具有间歇性和随意性,这导致了风电场运行的波动性较大。
尽管如此,风电仍然有着非常广阔的应用前景,未来几年内,风电很可能会成为三大主要能源之一,风电在电网之中所占的比例近年来逐步提升。
如果不能及时将风电并网产生的负面影响进行控制,会对我国未来大规模风电并网的建设规划造成影响。
因此,我们应当着力分析大规模风电并网存在的问题,并提出科学合理的解决措施。
2、现存问题及相应对策2.1对电网电压造成了一定的影响就目前的情况而言,我国许多地区都拥有丰富的风能资源,但这些地区往往与负荷中心距离较远,当大规模风力发电无法实现相应目标时,就必须采取较为特殊的方法才能保证负荷中心成功接收到这部分风能。
现如今最常用的方法就是利用输电网来实现远距离的电力传输。
从某种意义上说来,当远距离输送的风电电能功率过大时,会对电网电压造成一定的负面影响,如大幅增加电网线路的损耗,大大提高了风电场的无功需求,产生过大的线路压强,使温度大幅度下降,使电网局部电压稳定性受损等。
2.2控制风电场电压时所存在的一定问题从一定程度上说来,当风电场风电出力所产生的场强过大,或远距离电能传输的风电功率过大时,会对电网电压的稳定性造成一定的影响。
风力发电并网运行风险评估王顺

风力发电并网运行风险评估王顺发布时间:2021-10-22T07:53:56.009Z 来源:《中国电业》(发电)》2021年第12期作者:王顺[导读] 风力发电作为多微网的主要组成单元,与多个分布式电源、储能装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的多微网协调发电系统,是一个能够按照目标,实现自我控制、保护和管理的自治供电系统。
而为实现风力发电系统自愈提供技术理论支撑。
我国目前对于风力发电并网运行的风险因素评估理论已具有一定突破:国内诸多学者由大电网的风险因素评估方法,形成对风力发电系统运行风险因素的分析。
王顺大唐黑龙江新能源开发有限公司黑龙江哈尔滨 150000摘要:风力发电作为多微网的主要组成单元,与多个分布式电源、储能装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的多微网协调发电系统,是一个能够按照目标,实现自我控制、保护和管理的自治供电系统。
而为实现风力发电系统自愈提供技术理论支撑。
我国目前对于风力发电并网运行的风险因素评估理论已具有一定突破:国内诸多学者由大电网的风险因素评估方法,形成对风力发电系统运行风险因素的分析。
关键词:风力发电;并网运行;风险引言随着风电场规模的日益扩大,风电发电并网问题已经受到了社会的高度重视,对风力发电并网运行危险辨识进行研究,有利于提升电能供给的稳定性。
1风力发电并网运行的风险 1.1风险定义及特性社会发展与进步,风险客观存在,造成损失的概率大小随生产力不断进步在持续改变。
对其分析和研究有着不同的途径和方法,其定义也不尽相同。
不确定性对目标的影响是ISO31000国际标准化组织对“风险”的定义。
事件发生的概率和产生的后果这两个基本要素用来衡量风险的大小。
系统中电力负荷的不确定性、设备的随机故障导致对系统运行准确预测难以实现。
通过对辨识系统失效事件发生的可能性进行电力系统的风险评估,用来分析不同工况下系统各种指标越限的严重程度。
风险所具有的主要特点包括:(1)客观性:风险的存在是客观的,不受主观意志而发生改变。
我国风电并网障碍及应对措施分析

我国风电并网障碍及应对措施分析【摘要】随着人类社会对电能需求的增长,风力发电作为一种清洁无污染的发电方式,正越来越受到人们的重视并得到大力发展。
但是,由于我国目前对风力发电的运行及电网接入还不规范,造成风电并网经常发生障碍。
本文从几个主要方面分析我国风电并网障碍的原因,并就此提出风电安全并网的建议措施。
【关键词】风电并网;障碍分析;应对措施1 概述近些年来,随着社会生产生活对电力能源需求的快速增长,我国开始大力发展风力发电相关设施。
截止2010年底,我国风电装机容量已经跃居世界第一,成为最大的风力发电国。
但是由于风力发电设施、电力系统及政策管理的不成熟、不规范,伴随着风力发电快速发展的是风电并网过程中的各种故障和事故频发,由此造成的损失和影响是比较大的。
为了进一步提高风电并网的可靠性、减少故障影响,本文主要从风电产业、电力系统及政策体系三个方面,对并网障碍原因进行分析,进而提出相应解决措施。
2 我国风电并网障碍分析造成我国风电并网障碍的原因有很多,主要有以下三种制约因素:2.1 风电产业制约因素尽管近些年来,我国的风电产业得到快速发展,大批大容量的发电机组投入使用。
但是,整个行业仍缺乏对核心技术的掌握及使用。
虽然引进了国外先进发电机组技术,但是由于自身加工装配质量不过关,在产品运行调试过程中经常出现故障,使国产机组的可利用率达不到国外标准。
其主要原因是我国在风电设备的生产检测认证方面还不规范、不成熟。
不仅缺乏相关的检测设施,更缺乏一整套产品检测认证标准体系。
对生产的风电机组的零部件规格、技术指标及性能参数等没有相应的检验和认证标准,造成机组整体工作性能的不稳定及故障的不可预测性,加大了后续维护修理的难度。
同时,与风力发电相关的专业人才相当匮乏。
由于我国尚未建立健全完备的风电专业人才培养机制,缺乏相应的人才培养机构,致使风电产业人才出现短缺。
特别是具有丰富理论知识和扎实实践经验的复合型技术人才及总体设计人才在风电行业的缺口是相当大的。
大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定问题及对策分析

大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定问题及对策分析发布时间:2021-05-07T16:10:09.053Z 来源:《当代电力文化》2021年1月第3期作者:董承阳[导读] 伴随着我国经济的飞速发展,工业化生产水平越来越高,这极大地改善了大众生活水平董承阳国网兰州供电公司甘肃兰州 730070摘要:伴随着我国经济的飞速发展,工业化生产水平越来越高,这极大地改善了大众生活水平,但同时也带来了诸多挑战。
对于电力的需求越发增大,而电力最重要的产出方式是靠火力,这一方面会造成能源的紧缺,另一方面也会形成对环境的重大污染,打破生态平衡。
大规模风电并网则可以解决这些问题,不但提供足够的电能保障电力需求获得满足,而且还可以降低对生态的污染与破坏。
基于此本文展开对大规模风电并网引起的电力系统运行稳定问题分析,针对问题提出相关对策。
关键词:风电并网;电力系统运行;稳定问题;对策分析;伴随着社会的发展和进步,全球电能缺口都演变的越来越大,而且全球性能源匮乏、环境破坏程度都愈来愈重,全球各个国家都应加大研究清洁可再生能源力度,促使其尽快应用到现实中。
风力发电对环境生态的影响比较小,而且利用率颇高,具有低成本优势[1],因此现实应用价值极大。
最近几年也颇受欢迎。
尤其在《可再生能源法》颁布之后,我国风电产业发展越来越迅捷,如今装机容量已经超过西方诸多国家,但风力发电应用的过程中也具有一定的不足,比如存在随机性、不可控性等,对电力系统的稳定运行会造成一定程度的负面影响。
1.大规模风电并网会对电力系统造成的影响分析因为我国风能资源较为充裕的地区和负荷中心存在较大的距离,所以大规模的风力发电没办法就地消纳,必须要借助于输电网来进行远距离输送,直至送至负荷中心。
风电场风电出力颇高时,风电功率远距离输送会使得线路压降变大,风电场无功需求、电线网路无功耗损也会因此变大,电网无功不够,局部区域的电压就会变得不稳定。
而电网电压的稳定性也对装机容量造成制约,当电网规划和风电规划未达成统一一致时,电网对风电的接纳力会急速下降,风电场容量也会深受影响。
大规模风电并网技术问题及标准发展

大规模风电并网技术问题及标准发展摘要:风电并网是国际能源与电力技术发展的前沿和热点。
随着能源危机与气候变化的加剧,各国政府通过政策引导、价格补贴等各种手段大力推动风电发展。
关键词:大规模;风电并网;技术问题;标准发展引言大规模风电快速发展的背后离不开并网术标准的有力支撑。
风电产业涉及设备制造、规划设计、生产管理和调度运行等多个环节,需要建立各环节有机衔接的并网标准体系,促进电源侧和电网侧的整体协调,保障风电产业的健康可持续发展。
一、风电并网技术问题1、稳态方面在风电发展初期,世界各国电网运营商一般将其看作负荷来管理,仅仅关心其对局部电网电能质量方面的影响,并要求其按恒定功率因数发电。
随着风力发电装机规模的不断增大,人们发现风力发电对系统的影响程度与系统的风力发电穿透率密切相关。
所谓风力发电穿透率一般是指风力发电装机容量占电力系统所有电源总装机容量的比例。
对于具体的电力系统,其风力发电穿透率极限主要取决于系统的电源构成、电网结构、调度机制(或电力市场机制)、系统中的储能容量及需求侧灵活性等因素,风力发电自身技术水平对穿透率极限也有影响。
考虑到风电并网对系统的影响,世界各国的风力发电接入电网技术标准和规程均对风电场提出了无功容量及电压控制、有功功率控制等方面的技术要求。
(1)无功容量及电压控制。
风电场无功配置原则与电压控制要求是所有风电并网技术规定的基本内容,目的是保证风电场并网点的电压水平和系统电压稳定。
对于风电场的无功容量配置,国家标准充分考虑到各风电场的无功容量配置需求与风电场容量规模及所接入电网的强度有密切关系,因此对不同规模及不同接入电压等级的风电场分别提出了相应的要求。
(2)有功功率控制。
基于确保系统频率恒定、防止输电线路过载、确保故障情况下系统稳定的考虑,各国风电并网技术规定都对风电场有功功率提出了几种控制要求,包括控制最大功率变化率和在电网特殊情况下限制风电场的输出功率甚至切除风电场。
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2.4 风电对电能质量的影响 • 风电机组或风电场对电网电能质量的影响程度除了受风速特性与风电机组 特性影响外,所接入电网的结构与强度也会对风电机组引起的电压波动与 闪变程度有较大影响; • 评价并网风电场对电网电能质量的影响需结合风电场接入情况与电网的实 际情况进行具体分析。
2.00 8
DIgSILENT
1.00
6
0.00
4
-1.00
2
-2.00 -0.00
0.01 0.02 玉玉110: 母母母母(pu)
0.03
[s]
0.04
0
2.00
7.00 13.0 19.0 玉玉110: 谐谐母母谐谐(%)
28.0[-]
(1)电压波形
(2)谐波电压含有率
2.5 风电对电网短路电流水平的影响 • 风电场附近母线节点的短路容量在风电场发电与不发时相差较大, 风电场对短路容量有很大贡献; • 离风电场较远的母线节点短路容量几乎不受风电场接入的影响。 因此,大装机容量的风电场接入电网后,其附近变电站母线及开关 等设备需考虑更新,增加开关的遮断容量。 • 风电场全部满发时,不同短路位置下各观测点的短路电流具有差 别,风电场提供的短路电流随短路点与风电场距离的增加而减少; • 由电网提供的短路电流始终占据相对较大的比例,即使是在靠近风 电场的位置发生断路故障。
2.6 风电场监控系统( 风电场监控系统(SCADA) SCADA) • 风电场SCADA系统,将来自每台发电机控制系统的实时数据,通过光 纤电缆传递给升压变电站,实现对风电场的统一的监视及控制。 • 通过调度自动化SCADA系统可以采集全网各节点运行电压、无功功率、 有功功率等实时数据。 • 通过调度自动化SCADA系统的“四遥”功能,可以实现地区电网的无功 电压、有功功率的优化运行自动控制。
Pg Qg S1=P1+jQ1 ΔPR ΔQL S2=P2+jQ2 无穷大系统
Z=R+jX
U1∠δ °
Qgc
QC/2
QC/2
U 2 ∠0°
2.1 风电并网引起的电压问题 电压稳定问题: 电压稳定问题:ɺ Βιβλιοθήκη U ɺ U 1 2U1 =
P 2 + jQ = ɺ U 2
2
2
*
(R
2
我国的风电并网问题及风电接入国家标准与行业标准
中国电力科学研究院新能源研究所 王伟胜
张家口· 2010.09.16
1 2 3 4 5 6
前言 大规模风电接入电网带来的问题 各国的风电并网标准
国家标准《 国家标准《风电场接入电力系统技术规定》 风电场接入电力系统技术规定》修订方案 行业标准《 行业标准《大型风电场并网设计技术规范》 大型风电场并网设计技术规范》
1.3 风电并网标准的提出
目前关注的风电并网技术问题:
风电的波动性对系统影响(调峰,其他电源,系统运行与备用) 风电功率的预测(系统备用问题) 风电的无功电压问题及参与电网的电压控制 风电的动态运行特性与系统稳定性问题(低电压穿越与抗扰动能力) 风电带来的电能质量问题
1.3 风电并网标准的提出
约束风电并网的技术问题
双辽变 7% 白城500变 2% 白城变 7%
镇赉变 11% 洮南变 6%
通榆500变 40%
长岭变 16%
乾安变 2%
大安变 9%
2012年 2012年,吉林西部风电规划总 装机容量将达到4770MW 装机容量将达到4770MW, 4770MW,主要分 布在白城、 布在白城、松原和四平。 松原和四平。
改变风电场运行 功率因数( 功率因数(多发 出无功功率) 出无功功率)可 以改善电压, 以改善电压,因 此通过风电场无 功电压控制, 功电压控制,可 以减小风电接入 对电网电压的影 响。
1.12 1.08 1.04 1.00 0.96 0.92 0 500 1000
风电场保持功率因数0.98 风电1800MW,电压降到1.0pu。
+ jX
)
2
U
2
+
P2 R + Q 2 X U2
P2 X − Q 2 R + U2
U
1
≈ U
+
P2 R + Q 2 X U 2
无功影响电压
P2 = Pg − ∆PR , Q2 = Q gc + QC / 2 − Q g − ∆Q L
研究案例:吉林大规模风电基地接入对电压影响
风电装机容量的比例
1.2 中国的风电发展规划预期
千万千瓦风电基地
Northwest power grid 西北电网 North China power grid 华北电网 Northeast power grid 东北电网
Tibet 西藏 Central China power grid 华中电网
02/01/09
03/01/09
04/01/09
误误 / 装装装谐
0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 02/01/09 03/01/09 04/01/09
误误误误误
25 20
频频 (%)
15 10 5 0 -1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
2.3 风电对系统调度运行及调峰的影响 江苏的风电预测系统模型测试结果: 江苏的风电预测系统模型测试结果:
局部电网网架结构薄弱 网内其他电源运行灵活性不足 风力发电机组技术水平较低(风电并网标准侧重解 决的问题)
1 2 3 4 5 6
前言 大规模风电接入电网带来的问题 各国的风电并网标准
国家标准《 国家标准《风电场接入电力系统技术规定》 风电场接入电力系统技术规定》修订方案 行业标准《 行业标准《大型风电场并网设计技术规范》 大型风电场并网设计技术规范》
1 0.8
实实功功 预预功功
0.6
功功
0.4 0.2 0
02/01/09
03/01/09
04/01/09
1
0.8
实实功功 预预功功
0.6
功功
0.4 0.2 0
15/02
22/02
01/03
2.3 风电对系统调度运行及调峰的影响 需要进一步要求风电场进行风电功率预测,并逐步提高预测系统 精度; 将风电功率预测结果用于调度系统的优化,以提高电网适应风电 的能力;
2.4 风电对电能质量的影响 • 风速的随机波动特性以及风电机组运行过程中受湍流、尾流效 应、塔影效应的影响,导致并网风电机组的输出功率波动,从 而引起电网电压波动和闪变等电能质量问题; • 变速风电机组中大量使用的电力电子变频设备则会带来谐波和 间谐波问题。 (1)广泛使用的基于双馈感应发电机的变速恒频风电机组,如 果电力电子装置的切换频率恰好在产生谐波的范围内,则会产 生谐波问题。 (2)风电机组中的并联电容器可能和线路电抗发生谐振,在实 际运行中,有可能在风电场的变压器的低压侧产生一定的谐 波,对电网电能质量造成影响。
研究案例:吉林大规模风电基地接入对电压影响
1.08 1.04 1.00 0.96 0.92 0.88 0 500 1000
DIgSILENT
风电场保持功率因数0.99 风电1400MW,电压降到1.0pu。
1500 2000 2500
x-Axis: 风母风风风风风风(0.99): MW 通通500: 母母(pu) 通通220: 母母(pu) 通通通通通风母风220kV母母: 母母(pu) 通通通通通风母风装通: 母母(pu)
时间: 05:07
定速机组
Post-Fault 故障后
0MW 236kV 244kV
0MW 251kV
38Mvar 电容器组
时间: 05:13
系统调整后 After regulation
控制电压
0MW
235kV
0MW 237kV
38Mvar 电容器组
电网故障大面积风电切机的后果
潮流反转; 潮流反转; 电网电压由于潮流变化导致偏高或偏低; 电网电压由于潮流变化导致偏高或偏低; 电网频率有较大变化, 电网频率有较大变化,严重时会引起频率稳定问题甚至大停电。 严重时会引起频率稳定问题甚至大停电。
2005年12月12日,我国首个风电场并网的指 导技术文件《风电场接入电力系统技术规定》 考虑到当时的风电规模、机组制造水平,适 当降低了对风电的要求,仅提出一些原则性 的规定。 目前美国、加拿大、德国、西班牙、丹麦、 爱尔兰等欧美风电发达国家都具有各自的风 电场接入电力系统的技术规定或行业标准, 并随着风电行业的发展不断地对其进行修订 升级。 希望风电成为一种能预测、能控制、抗干扰 的优质电源,电网友好电源。
East China power grid 华东电网
South China power grid 南方电网
Taiwan 台湾
2020年 2020年,预计风电总装机容量将达到1.5 预计风电总装机容量将达到1.5亿 建成7个千万千瓦超大规模风电基地。 个千万千瓦超大规模风电基地。 1.5亿,建成7
1.3 风电并网标准的提出
50.0Hz
50.2 49.8
发电
用电
常规电源
电网
用电负荷
保持系统功率平衡、 保持系统功率平衡、频率稳定。 频率稳定。
风电
时间: 05:07:54
Pre-Fault 故障前
研究算例
55MW 230kV
232kV
223MW 234kV
38Mvar 电容器组
吉林电网风电机组切机情况介绍 事故回放: 事故回放: 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后故障线路三相切除; 80-110ms后,洮南大通风电场内所有机组跳闸;120-150ms 后,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; 05:07:55 故障线路重合成功;