海上风电机组接入电网

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Dr.-Ing. Thomas Weber Connection of offshore wind turbines to the transmission network
AREVA T&D References Barrow (UK), 90 MW
► 运行投产:2006年6月 ► 海上平台: 变电站 从33 kV到 132 kV
250MVA 18%
Brunsbuttel Grid
Increasing Voltage
Group 4: 50MW 5 13
Group 5: 50MW 14 6
150kV 42 43 44 45 58 59 60
61 62 63 64 65
Group 6: 50MW 15 7 250MVA 18% L42
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AREVA T&D References Sandbank 24 (GER)
使用交流线并网的研究结果
问题 : 交流并网方式会出现电压升高
190kM Offshore cable 6kV 1 33kV 9 17 50kM Onshore cable
Connection Point
Group 1: 50MW 10 2
装机容量
一期 80 x 5 MW 新建 96 x 5 MW (2007年) 最终容量 4,5 GW
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German-Chinese Information Exchange on the Use of Wind Energy Beijing, 18.+19.11.2008
并网方式选择概述
选择标准
技术上的优点和缺点 符合并网标准 投资费用 运行费用 扩建能力 制造能力+ 交付时间
可选方案
AC 方案 使用 VSC技术的HVDC 方案 使用同步调相机的经典HVDC方案
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并网导则要求有故障穿越
故障穿越能力 ◆并网点的电压限制曲线
Grid
并网点
Vgrid
电压跌落
风电机组可以切除 G
电压跌落 至15% 持续 500 ms
风电场
系统故障后风机必须保持并网
6 Dr.-Ing. Thomas Weber Connection of offshore wind turbines to the transmission network German-Chinese Information Exchange on the Use of Wind Energy Beijing, 18.+19.11.2008 6
Quelle: Bazargan, M.; Pahlke, Th.; Weber, Th.; Yao, L.: Grid integration of Sandbank 24 offshore Windfarm using LCC HVDC connection. CIGRE 37th Session 2008. Paris (France): September 2008 8
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风能发展
风电机组的发展
300 m 220 – 240 m
Blade area
风机功率和叶片面积与风速的立方呈线性关系
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150kV 18 19 20 21
170kV 3x1x1200mm2 KQ 34 35 36
37
170kV 3x1x1200mm2 KQ 38 39 40 41
150kV 66
380kV 67
Group 2: 50MW 3 11
10kM
Group 3: 50MW 12 4
250MVA 18%
L18
L37
380 kV
Filter + Synchr. Cond.
»Filter+ » »StatCom
HVDC Konverter classic
HVDC Konverter classic
SVC
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德国现行审批程序
以前的审批程序
陆地上的并网点 一般概念的风电场：风电场内部设施+并网连接 接入电网的规定
基础设施-加速建设法规
简化了收益性的论证
最新发展
海上的并网点 一般概念的风电场：风电场内部设施 最新的接入电网规定
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中德风电并网技术研讨会
海上风电机组 接入输电网
Dr.-Ing. Thomas Weber AREVA Service PL Germany DSF-C Network Planning
AREVA Energietechnik GmbH Lyoner Straße 44-88 60528 Frankfurt / Main
海上滤波器+ 同步调相机 陆上滤波器 + SVC
海上风电场
>400 MW
AC 33 kV
»~
并网点
Off - / Onshore cable 1 x DC + 500 kV
»=
~
»=
=
=»
AC 380kV
~
1 x DC + 0 kV
~
Filter +
»50MW » »»StatCom StatCom »Filter + »
10kM
Group 7: 50MW 16 8 6kV
L61
SVC/STATCOM
250MVA 18% 150kV
Group 8 50MW
Offshore Substation
Onshore/Grid Substation
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并网方式选择 使用电压源变换器（VSC）技术HVDC
通过直流电缆并网
电压水平 +/- 150 kV 补偿设备
海上滤波器 陆上滤波器
海上风电场
并网点
400 MW
AC 33 kV
»~
~
»=
DC +/- 150 kV
»=
=
»Filter + »StatCom
=
AC 380kV
»~
Off-/Onshore 245 km
长度 – 23m 宽度 – 15m 高度 – 10m 重量 – 440 吨
~
»Filter + »50MW
cable max. 2km
380 kV
Filter
VSC Konverter
VSC Konverter
Filter
»»StatCom
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并网方式选择 可行性分析 – 损耗
60% VSC HVDC Power Losses (%) of Various Options Bi-Polar HVDC 50% Mono-Polar HVDC 150kV HVAC 40% 220kV HVAC
30%
20%
10%
0% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Wind Generation Level (%)
设定:
变压器铜耗: 变压器空载损耗: LCC HVDC 变频器损耗: VSC HVDC 变频器损耗: 0.5% @400MW 0.1% @400MW 0.75% @400MW per converter (CIGRE) 2% @400MW per converter (CIGRE) 1% @0MW per converter (CIGRE)
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并网导则要求有无功功率控制
并网点无功交换要求
网络来自百度文库
limits
并网点
Vgrid
Import VAR
Export VAR
G
风电场
►功率因数必须运行在上图所示限定范围内来维持电压稳定 ►可能需要STATCOM 或SVC来发出或者吸收无功
并网方式选择
AC
通过交流电缆并网 电压水平 150 kV
电压水平 220 kV 补偿设备
海上电抗器 陆上电抗器 陆上SVC/STATCOM
海上风电场 并网点
400 MW
AC 33 kV
AC 150 kV AC 220 kV Off-/Onshore cable 245 km
»Filter + »StatCom
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AREVA T&D References Sandbank 24 (GER)
位置
距Sylt 90 km
连接方式
190 km 海上电缆 50 km 陆上电缆
AC 380kV
380 kV
cable max. 2km
»Filter + »StatCom
380 MW
Q
Q
Q
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并网方式选择 传统 HVDC + 同步调相机
通过 HVDC 电缆并网
电压水平 +/- 500 kV (双极) 电压水平 500 kV (单极) 补偿装置
2007年风电装机容量
22 247 MW 15 145 MW
16 819 MW
< 1 GW 1 – 10 GW > 10 GW
2012年风电装机将达到 240 GW
Source: Le Monde 08.Aprile 2008 2 Dr.-Ing. Thomas Weber Connection of offshore wind turbines to the transmission network German-Chinese Information Exchange on the Use of Wind Energy Beijing, 18.+19.11.2008 2