中德风电并网政策和技术标准的比较研究_董存

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值得特别提出的是， 德国对风电的发展提出 并实施 了 循 序 渐 进 的 发 展 规 划 。 图 2 为 2007 年 德 国政府 统 计 的 新 能 源 装 机 情 况 及 制 定 的 至 2020 年 的 新 能 源 发 展 规 划 。 从 实 际 执 行 来 看 ， 2011 年 前， 包 括 风 电 在 内 的 新 能 源 基 本 保 持 了 2007 年 规 划的发 展 水 平 。 按 这 一 规 划 ， 至 2020 年 ， 德 国 风 电 总 装 机 将 达 到 5 500 万 kW。 20 年 间 ， 风 电 年 均 装 机 增 量 保 持 为 200 万 ~300 万 kW， 增 速 非 常 平稳。 这种平稳的发展速度为风机制造商的技术 改进、 运行商风电运行技术和电网运行商风电并 网调度管理技术水平的提高， 以及全社会负荷消 费观念及方式的改变预留了充足的时间和空间， 使得全社会风电消纳水平稳步提高， 基本满足了 风电等新能源不断增长的消纳需求。
随着风电比重的增加， 风电对电力系统安全 稳定运行的影响也日益增加。 同时， 风电的技术 进步也使得其逐步具备了普通电源的特性， 如有 功及无功控制、 低电压穿越能力和辅助服务支持 等 。 德 国 2009 年 版 的 可 再 生 能 源 法 针 对 上 述 情 况， 明确提出了必要时风电要参与电网调节的要 求。 在符合规定的情况下， 输电网运行商可以要 求风电降低出力或者停运， 以保障供需平衡和系 统稳定。 这表明， 随着并网容量的不断增加和风 电技术的快速进步， 德国的风电已逐渐由特殊电 源过渡为普通电源。
收稿日期： 2012-12-28 作者简介： 董存（1973—）， 男， 黑龙江牡丹江人， 博士， 高级工程师， 主要研究方向为电力系统安全稳定、 水电及新能源调
度等。 E-mail: dong-cun@
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新能源
中国电力
第 46 卷
贴为可再生能源提供补贴。 法规的制定为德国新 能 源 的 异 军 突 起 奠 定 了 坚 实 的 政 策 基 础 。 2000 年， 为 解 决 1998 年 以 后 出 现 的 可 再 生 能 源 发 电 企 业和输电网运营商之间存在的利益矛盾等问题， 促进风电的进一步发展， 德国政府制定并出台了 第 1 部《可再生能源法》。 德国的可再生能源法在 德国可再生能源法规体系中处于核心地位， 并以 此形成了促进新能源发展的联邦法规体系， 在这 一法规体系中， 能源使用的普遍原则是优惠和促 进可再生能源发展。 《可再生能源法》建立了可再 生能源电力分摊制度并对输电网运营商的义务作 出规定。 同时， 法规还明确了可再生能源上网高 电价带来的电力增量成本要平均分摊在全网的电 量上。 考虑技术进步等原因， 法规还明确了可再 生能源上网电价降低的时间表。
K=（ΔIB/In）/（ΔU/Un）≥2.0p.u.
另外， 在近些年的立法及相关法律的修订工 作中， 德国所有与能源利用相关的法律法规都设 立了促进可再生能源使用的条款。 比如， 德国早 在 1999 年 4 月 就 开 始 对 汽 油 、 柴 油 、 天 然 气 等 传 统能源产品征收生态税； 再如， 德国近年修订和 推出的《建筑节能法》、 《德国可再生能源取暖法》 等法规中都有优惠可再生能源使用的条款。
第5期
董存等： 中德风电并网政策和技术标准的比较研究
新能源
年 ， E.on 电 网 公 司 又 对 原 有 导 则 提 出 修 改 ， 将 动
态无功电压支撑的要求也纳入到导则之中。 至
2007 年 ， 德 国 的 电 网 公 司 基 本 上 都 针 对 新 能 源 的
入网制定了自己的并网技术导则。
ΔP=20PM
50.2 Hz－fgrid 50 Hz
，
50.2 Hz＜fgrid≤51.5
Hz
（1）
图 3 E.on 对 频 率 和 有 功 支 持 的 技 术 要 求 Fig.3 Technical rules of E.on in support of reactive
图 4 E.on 对 电 网 发 生 故 障 时 电 压 支 持 的 原 则 要 求 Fig.4 Rules of E.on supportive to voltage in power
system failure
式 中 ： PM 为 当 前 功 率 ， ΔP 为 降 低 功 率 ， fgrid 为 电 网 频 率 。 在 47.5 Hz≤fgrid≤50.2 Hz 范 围 内 ， 没 有 限制 ， 当 fgrid≤47.5 Hz 或 fgrid≥51.5 Hz 时 ， 从 电 网 切离。
本文对比分析了中国和德国在并网政策、 技
术标准和认证技术等方面的异同， 旨在学习德国 风电发展的先进经验， 为我国风电领域政策和技 术法规的制定提供借鉴， 以便进一步完善我国风 电政策和并网技术标准， 提高全社会的风电消纳 水平。
1 风电并网政策和技术支持体系
1.1 德国风电并网相关政策和技术体系
德国有着完善的新能源并网政策和相关技术。 目前在德国， 政府、 各级行业协会以及企业在不 同层面上制定了一系列法律法规和技术标准及导 则以满足风电并网的需求， 见图 1。
居于世界领先地位。 对德国和我国在风电并网政策、 技术标准和风电认证技术体系等方面进行了对比研
究， 旨在借鉴德国风电发展的先进经验， 进一步完善我国风电并网技术， 提高全社会的风电消纳水平。
关键词： 风力发电； 并网技术； 标准； 可再生能源发电
中图分类号： TM614
文献标志码： A
文章编号： 1004-9649（2013）05-0083-07
第46 卷 第 5 期
第20513期年 5 月
中国电力 ELECTRIC POWER
Vol ． 46， No． 5 May 2013
新能源Biblioteka 中德风电并网政策和技术标准的比较研究
董存1，裴哲义1，黄越辉2
（1. 国家电力调度控制中心，北京 100031；2. 中国电力科学研究院，北京 100192）
摘 要： 德国是世界上最早开展风电并网技术、 并网标准和相关政策研究的国家， 在风电并网技术等方面
0 引言
风 电 行 业 兴 起 于 20 世 纪 70 年 代 的 石 油 危 机 背景之下。 在过 去 30 多 年 里 ， 风 电 在 全 球 范 围 内 经历了快速的发展[1-2]。 目前， 风力发电凭借其技术 相对成熟、 资源异常丰富等优势， 在世界各国新 能源发展战略中已居于主导地位。 相关国家纷纷 出台各种政策和技术标准， 促进风电技术的发展 和 风 电 电 力 的 消 纳 [3-15]。 其 中 ， 德 国 早 在 20 世 纪 80 年 代 风 电 兴 起 时 ， 便 敏 锐 地 意 识 到 其 重 大 战 略 意义和广阔的应用前景， 制定了完善有效的扶持 政 策 及 技 术 标 准 。 至 20 世 纪 90 年 代 时 ， 德 国 就 已形成了颇具规模的风电产业， 在风电技术研究 与并网发电等方面居于世界领先地位。
图 2 德国新能源发展规划 Fig.2 Schedule of wind power development in Germany
1.1.2 风电并网相关技术要求
德国风电并网方面的法规标准是适应风电并 网容量快速增加、 并网问题日益凸显且不断变化 的情况而不断调整和完善的。
2001 年 ， 德 国 E.on 电 网 公 司 内 的 Dollern 地 区（汉堡附近）发生了一次输电线路三相短路故障。 故 障 导 致 网 内 全 部 风 电 机 组 （总 容 量 270 万 kW） 同时脱网， 已接近当时全电网的最大可调节容量 （300 万 kW）， 对系统造成了二次冲击， 严重威胁了 电网的安全稳定运行， 尤其是系统的频率稳定性。
事 故 后 ， E.on 电 网 公 司 及 相 关 部 门 对 本 次 事 故进行了深入细致的分析， 最终一致认为， 类似 风电等分布式电源在电网故障期间必须具备向电 网提供有功和无功的支撑能力以保障电网的安全 稳 定 运 行 。 当 年 ， E.on 电 网 公 司 便 对 风 电 机 组 提 出了简单的故障穿越要求（提供故障后的有功支 撑 ） 。 在 此 基 础 上 ， 2003 年 ， E.on 电 网 公 司 制 定 了第 1 部风电并网技术标准， 在全世界首先提出 了 风 电 机 组 需 具 备 低 电 压 穿 越 能 力 的 要 求 。 2004 年 ， 德 国 Vattenfall 电 网 公 司 （现 为 50Hertz 电 网 公 司 ） 也 制 定 了 类 似 的 新 能 源 并 网 技 术 导 则 。 2006
目前， 德国运营的电网公司（输电网运营商） 共 有 4 家 ， 分 别 是 50Hertz、 Tennet、 Amprion 及 ENBW(TNG) 电 网 公 司 。 在 风 电 发 展 的 不 同 时 期 ， 德国电网公司作为风电接入、 输送和分配的重要 主体， 与各级政府、 行业协会以及风电开发商、 运行商等机构密切合作， 深入地参与到德国风电 并网技术的研究和制定工作之中， 不断促进行业 间的技术合作和风机制造业的技术进步， 在保证 电网安全的前提下， 与全社会一起， 共同促进风 电 消 纳 ， 有 力 推 动 了 德 国 风 电 的 发 展 。 截 至 2011 年 年 底 ， 德 国 风 电 并 网 装 机 容 量 接 近 3 000 万 kW， 占 全 球 总 量 的 14%左 右 ， 在 风 机 整 体 制 造 业 技术水平和风机并网技术上牢牢占据着欧洲乃至 世界风电发展的领军位置。
图 1 德国风电并网政策和技术支持体系 Fig.1 Frame of wind power integration policies and
techniques in Germany
1.1.1 政府层面的政策和技术规范
20 世 纪 90 年 代 初 ， 德 国 颁 布 了 《 电 力 输 送 法》， 规定用户支付风能等可再生能源电力价格不 低 于 当 地 平 均 电 价 的 90%， 并 通 过 优 惠 贷 款 和 津