清华大学-鲁宗相－风电并网问题研究

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1、大规模风力开发的电力输送及接入系统的科学问题探讨清华大学电机系鲁宗相博士/副教授010-62782945luzongxiang98@tsinghua.edu.cnNSFC大规模可再生能源电力输送及接入系统研讨会湖北·武汉武汉大学2009.08.15我国风力发电的发展动态风力发电是可再生能源中技术最成熟，最可能成为传统火电的替代能源发电形式预期2013年风电成本达到常规能源水平风电项目集中开发，三北地区的“风电三峡”，苏北地区的“海上三峡”接入系统问题已经成为制约风电发展的首要问题新建风场普遍距离电网负荷中心较远检

2、测和标准体系不完善，现有技术规范主要针对异步风机1影响风电运行的关键问题“劣质”电源“不可靠”：风速随机性“不可调”：风机调节能力差优质电源可预测可靠可调度2风电场常规电厂能源供给不稳定，有功出力不稳定能源供给稳定，有功出力稳定有功/无功主动调节困难有功/无功可在大范围内灵活调节风电预测难度大，精度低负荷预测精度高，发电计划定制相对容易在风电领域的研究展望3风火互济优化运行风电场的AGC/AVC联合协调控制风机、风电场的静、动态建模风电功率预测优质风电并网型风电的研究框架展望在风电领域的研究展望4风电场就地用户减

3、少多级变电、输配电过程风机工作模式风速较高，多发有功，获取电能效益风速较低，多发无功，少发有功，起无功补偿作用无风时段，利用电网侧的变流器对系统进行无功补偿运行效益电能效益（替代常规火电能源，节能）改善系统终端电压水平（减小线损，降耗）重大灾害性气候条件下保障基本供电需求（电力生命线）离网型风电的研究框架展望建议课题方向课题一:高风电渗透率电力系统建模与分析课题二:电网友好型风电控制技术课题三:电力系统节能减排调度课题四:进一步提高新能源渗透率方法研究5一、高风电渗透率电力系统建模与分析A并网型风电场建模与分析A

4、.1风电场建模及仿真研究A.2风电场无功-电压/有功-频率特性分析B高风电渗透率电力系统建模与分析B.1含风电的电力系统等值建模与仿真B.2稳态计算/优化计算B.3电压稳定性/暂态稳定性/传输极限分析B.4风电场短路试验6课题一高风电渗透率电力系统建模与分析A.1并网型风场建模及仿真研究考虑尾流效应的风电场静态等值模型基于端口特性拟合的风电场动态等值模型7课题一高风电渗透率电力系统建模与分析A.2风电场Q-U特性分析笼型异步机风场双馈机风场8课题一高风电渗透率电力系统建模与分析课题进展与现有研究成果内蒙古电力调通

5、中心国家电网公司科技项目北方联合电力有限责任公司科技项目2008.7张家口地区风电运行若干关键问题研究2009.12机网协调子题，含风电的大电网建模与分析2009.10风电场短路试验清华大学2009.8大型并网风电场的无功电压问题分析张家口市供电局科技项目9二、电网友好型风电控制技术A基于微气象学的风电场预测技术B风电场自动电压控制系统(AVC)C风电场自动发电控制系统(AGC)D风电场能量管理系统E风电场控制技术的标准化风机控制技术快速发展电网自动化程度提高风电场自动控制技术相对滞后？？？10课题二电网友好型风

6、电控制技术A基于微气象学的风电场预测技术NWP(数值天气预报)风机轮彀处风速/风向风机出力测风点实测风速11课题二电网友好型风电控制技术B风电场自动电压控制系统(AVC)支援局部电压接入点电压波动接入点电压闪变接入点功率因素接入点电压水平电网对风电场电压控制的要求参与系统AVC控制降低配网网损接入点考核局部优化全局优化自动投切电容器组恒速异步机组风机技术发展直驱风机双馈异步机组固定投切电容器组SVC/Statcom无功补偿技术发展无调节能力有无功调节能力阶梯型调节、人工调节类似同步电机小阶梯调节、自动调节可连续调

7、节12课题二电网友好型风电控制技术B风电场自动电压控制系统(AVC)续无功源双馈风机–定功率因素运行笼型风机的机端并联电容–投切策略不理想升压站并联电容/电抗–常投或常不投Statcom/SVC等动态补偿设备–缺乏合理的容量整定与控制策略配合电压调节设备ULTC抽头–无控制改善风电场无功-电压状况的关键在于合理配备、协调利用已有装备。据统计，在内蒙电网33个风场中没有一家电压/无功合格率达到90%以上，有将近1/3的风场合格率不足60%。13风电场AVC系统是一个在现有风机SCADA与变电站SCADA基础上，实现

8、自动闭环、协调控制风场内所有无功/电压调节设备以满足风场并网综合需求的监控管理系统。课题二电网友好型风电控制技术B风电场自动电压控制系统(AVC)续控制模式系统AVC模式：跟踪调度AVC指令单场AVC模式：确保风场满足并网标准14课题二电网友好型风电控制技术B风电场自动电压控制系统(AVC)续1.070.97-0.980.98合格域欠补过补过压欠压事件判断模块PCC状态模