浅谈加装储能装置提高南澳风电机组穿越特性

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1、!!!!兰!星—————』里墅墅!—————————————』塑墼!=!!!!!}!!!!!!E!!!!!!=!!!!!!!!!!!!!!!j自!!E!}!!l!!!!!!!{!!!!=!=E=2==2——————————————————一【文章编号】1673—0038(2013)05—0211_03浅谈加装储能装置提高南澳风电机组穿越特性廖建生(广东电网公司汕头供电局广东汕头515041)摘要：南澳岛建有亚洲海岛最大风电场，但仅靠2回110kV联络线与大电网相联结。为防止南澳岛因为110kV联络线停运造成长期停电，有必要

2、结合南澳风电机组穿越特性，通过仿真，探讨在110kV联络线停运时，南澳岛电网从并网到离网过程中。在llOkV金牛变电站集中加装储能装置，利用储能提高风电机组穿越特性，从而避免南澳电网全面停电的效果及可行性。关键词：风电机组；储能装置；穿越特性1引言南澳县位于广东省东部海面，总面积111．53km2，周围海域面积4600km2，风力资源丰富，建有亚洲海岛最大风电场，风电总装机容量约为14．328万kW，年发电量超过2．7亿kWh，同时南澳岛是我国4A级生态旅游区和海上军事设防区，渔业、旅游、风电是该县经济发展的三大支柱产业，

3、因此保证南澳电网的供电可靠性具有重要的社会效益和经济效益。近年来，曾有由于外界因素造成110kV联络线停运后，引起南澳岛长时间停电的情况出现，严重影响了南澳的政治、经济和旅游业的发展，威胁相关军事设施的安全。因此，研究南澳岛可靠供电的技术方案，利用储能装置与岛上的部分风电机组协调运行供给岛上负荷，将有可能解决南澳岛因为110kV联络线停运造成的长期停电问题。2南澳岛电网风电场现状2．1基本情况南澳岛相对整个大电网而言结构相对简单，是一个单向辐射状网络，地域不大，负荷较小，属于微小型系统，共有110kV变电站1座，35kV变

4、电站2座；lOkV线路共有11回，其中lokV公用线路共有10回。南澳电网依靠南澳岛金牛站至汕头澄海110kV莱金线、湾金线与大电网相联结，这两回110kV联络线承担向当地负荷供电以及将南澳岛的风力发电的过剩电量外送的重任，其主接线图如图l所示。2．2存在问题由于岛上风电场出力受到风速变化影响始终处于波动状态，岛内功率供需通过联络线实现平衡。因此，南澳风电存在一个较大的隐患，即联络线因外界原因发生停运时，南澳电网将与汕头电网解列，由联网运行变为孤网运行，而南澳风电场由于受实时风力波动性和间歇性的影响，异步风力发电机出力与负

5、荷之间无法实现功率平衡，因而不能稳定运行，这将导致南澳县全圈I南澳岛主接线圈县停电，严重威胁相关政治、经济和军事设施的安全。模拟故障计算也验证了这个结果：如果金牛站110kV侧发生三相接地短路故障，第15s短路故障发生，南澳电网与主网两条110kV联络线上断路器随即动作，且短路点线路被故障隔离，700ms后故障消除，随之联络线50ms后重合闸成功。在短路故障造成南澳孤网运行持续的750ms时间段内，风电场1lOkV线路电压急剧下降，电压最低点低于系统额定电压40％。恒速异步风机在发生低电压状况时，可以短时承受大电流，但是电

6、压下降导致风力发电机电磁转矩急剧下降，而毫秒级短时内风速不变，即风机输入机械转矩不变，而使风机转速急剧增加，而转速越限会导致风机超速保护启动切除风机。3利用储能装置提高南澳电网风电机组低电压穿越特性3．1思路南澳风电的总装机容量达12．5万kW，年发电量超过2．7亿kWh，但南澳县自身的最大负荷并不高，2011年电量0．69亿kWh、负荷仅约为14．2MW，预计至2015年电量、负荷分别为1．11亿k矾和19．4MW。也就说，即使是在南澳岛与大电网解列后，如果风电场能继续稳定运行，将完全可以满足岛上的负荷需求。根据目前南澳

7、岛的负荷状况、电网结构，如果在110kV金牛站集中加装储能装置，利用储能装置与岛上的部分风电机组协调运行供给岛上负荷，将可避免南澳岛因为110kV联络线停运造成的长期停电。3．2容量计算结果黑启动计算负荷：r—————了广——————TS=K。xKxr～xV(∑P)‘+(∑Q)。其中的直流系统参照小型火力发电厂黑启动负荷，风力发电机外部冷却装置容量与风机空载运行所需容量可先确定南澳岛风机供应商然后参照表I和表2选择计算，得到表3，即为使储能系统至少能启动一台风力发电机，其容量必须满足表3中要求。对于本项目风电场而言，其选择

8、优先启动双馈风力发电机组型号为V52—850kW，极端情况下要完成风力发电机的黑启动，需考虑其直流系统、厂用照明系统、直流和交流控制与通讯系统、风力发电机启动的辅机、风力发电机空载运行的功率需求。V52—850kW型风力发电机辅机主要是发电机外部冷却装置，外部冷却装置是一台风扇，由一台带分离绕组的双速电