西北风电并网关键技术研究 - 西北电网0901

西北风电并网关键技术研究西北电网有限公司2009年1月内容提要西北区域风能资源状况西北大规模风电开发利用的技术分析西北风电开发特点及面临的问题西北区域风能资源状况西北地区风能资源非常丰富，约占全国陆上风能资源的1/3，开发条件好，具备大规模开发的潜力。区域内风资源总的技术可开发量估计在3亿千瓦以上，西北已经成为我国风电开发的重要基地。截至日前，西北地区风电装机容量已达147.33万千瓦。根据各相关省区风力发电开发规划，预计2010年西北地区风电总装机容量将达到1000万千瓦，2015年将超过1500万千瓦。117.18100015002008年2010年2015年西北区域风能资源状况——开发进度内容提要西北区域风能资源状况西北大规模风电开发利用的技术分析西北风电开发特点及面临的问题大规模西北地区风电装机2010年达到1000万千瓦，预计到2015年将达到约1500万千瓦，远景装机最终规模将超过2000万千瓦。高集中甘肃仅酒泉地区就规划建设千万千瓦级风电基地，新疆、宁夏、蒙西也存在类似大容量风电场高度集中开发的情况远距离西北风能富集区均属于人烟稀少的偏远地区，须大容量远距离输送至电网负荷中心，最大输送距离超过1000公里。西北风电开发特点及面临的问题——开发特点随机性无功变化大大规模并网风电场出力波动较大，电网安排调峰困难对电网无功电压控制有影响对输电线路、设备有影响风电大规模集中上网可能引发电网安全稳定问题西北风电开发特点及面临的问题——技术问题电网调度困难当地电网与主网功率交换能力不足，不能满足风电送出的需要。甘肃河西330kV电网与主网联络功率稳定极限仅为70万左右，远不能适应风电大规模开发的需要。甘肃电网电源调峰能力不足，导致地区风电接入能力较小。2010年甘肃总装机规模约为2300万千瓦，其中风电为516万千瓦，占总装机的22.5％，2015年甘肃总装机规模为3300万千瓦，其中风电为1271万千瓦，占总装机的38.5％。西北风电开发特点及面临的问题——技术问题风电大规模接入电网十分困难政府部门电网公司电厂投资西北风电网内消纳困难且所需附加费不够。西北风电开发特点及面临的问题——面临的主要问题内容提要西北区域风能资源状况西北大规模风电并网技术西北风电开发特点及面临的问题西北大规模风电并网技术西北电网调峰能力研究西北电网测风、调度决策系统西北电网风电并网技术研究随着西北地区风电大规模开发和并网，特别是千万千瓦级风电基地的建设，必须配套建设完备、高效的西北区域电网测风网络及风电调度系统。西北区域电网测风及风电调度系统电网平衡风电波动的能力进一步提高能够减少系统备用容量，提高接纳风电的能力减少风电随机性的影响，保证电网安全稳定运行建设西北区域电网测风及风电调度系统的必要性使电网运行更为经济，提高接纳风电的积极性风电场输出功率历史资料调度测风网络风电功率预测中心测风系统（风能资源实时监测与评估）数值天气预报调度决策电网安全分析以电网负荷预测、开机方式以及风电功率预测结果为基础，实时分析、评价西北电网调峰能力，优化水火电出力，确定调峰方案。根据电网调峰方案以及风电实际出力情况，对电网进行安全稳定评估，确定能够保证电网安全稳定运行的调度方案。目前西北电网有限公司已完成建立此系统的可行性研究报告。西北区域电网测风及风电调度系统-调度决策风电并网安全决策系统能够获取电网的实时运行状态、风电机组的运行信息、风况信息，分析西北电网在当前的系统稳定性和未来数分钟后的可能存在的稳定性问题，给出电网调度策略，并可以根据用户的要求给出预防性控制措施建议。西北区域电网测风及风电调度系统-调度决策西北电网调峰能力研究西北电网测风、调度决策系统西北电网风电并网技术研究西北大规模风电并网技术西北电网调峰能力研究区域风电出力特性研究西北电网调峰能力安全性机动性经济性区域电网调峰能力分析凌晨峰值午后峰值平缓特殊一月712120二月89110三月41197四月71661五月24403六月141600七月26401八月22621九月181200十月812110十一月71670十二月813100总和153131681341.92%35.89%18.63%3.56%1、根据分析结果，全年出力特性可以分为四大类：a、凌晨峰值；b、午后峰值；c、平缓；d、特殊。2、根据各月风电出力特点，按照时间段分析，对比各月出力特性，可将全年分为三大类进行分析：a、1－4月；b、5－9月；c、10－12月。西北电网调峰能力研究-风电基地出力特性西北电网调峰能力研究常规电源调峰深度、速度分析调峰方式安排调峰能力分析调峰经济性分析网架约束分析通过利用水库的调节性能，使得原本随机的风电出力叠加在水电出力上成为一个相对恒定的出力，从概念上讲，相当于将对应风电出力的风电电量转化为发电水量补入了水库。010002000300040005000600070008000900010000123456789101112131415161718192021222324水电带峰火电调风电火电带峰火电出力水电调风电随机风电水电强迫出力带基荷010002000300040005000600070008000900010000123456789101112131415161718192021222324水电带峰火电调风电火电带峰火电出力水电调风电随机风电水电强迫出力带基荷西北电网调峰能力研究-调峰能力分析西北电网调峰能力研究西北电网测风、调度决策系统西北电网风电并网关键技术研究西北大规模风电并网技术西北电网大规模风电并网关键技术研究接入系统研究无功特性分析并网关键技术稳定性分析电能质量分析主要结论：1、风电接入对省间断面极限没有影响，省间断面极限主要还是受电网结构自身的制约；2、风电接入对河西地区送出功率极限有影响，现有网架结构可以满足330万kW风电的送出。西北电网大规模风电并网关键技术研究-接入系统研究定速异步机双馈机恒功率双馈机恒电压电压波动的最大幅值均超过了90.0kV电压波动的最大幅值均超过了40.0kV电压波动的最大幅值仍在40.0kV左右不同风机类型，对系统电压波动带来的影响差异较大西北电网大规模风电并网关键技术研究-无功特性分析1、在各种运行方式下，河西750kV各站电压波动最大。2、西北主网750kV变电站中，由于受黄河中上游大型水电站调峰影响，青海各站点电压波动较明显，而陕西、宁夏等地各站点电压波动较小。3、受河西风电变化的直接影响，河西地区部分330kV变电站电压波动较明显。不同风机类型，不同运行方式下，受风电出力变化的影响，西北全网电压波动幅值的最大点均出现在河西的嘉酒750kV站。西北电网大规模风电并网关键技术研究-无功特性分析不同运行方式，西北电网网电压波动规律大致相似西北电网大规模风电并网关键技术研究-无功特性分析不同的功率因数控制，对系统的电压无功特性影响很大在不同功率因数下，系统电压波动范围的极大值点也发生了变化，功率因数为0.95、1.0和-0.95时，最大值点分别为金昌、嘉酒、安西。这主要是受各点风电上网规模的影响所致。随着机端电压的变化，系统电压波动幅度变化不大。这说明风机接入电网运行时，机端电压不宜过高，也不宜过低，在实际运行时，机端电压控制在1.0较为合适。西北电网大规模风电并网关键技术研究-无功特性分析不同的机端电压控制，对系统的电压无功特性影响不大※频率响应分析变速风电机组的控制系统不会对系统的频率变化产生响应，风电机组仍按照正常的控制策略控制风电机组转速与发出的有功功率，风电机组转速几乎不发生变化，其发出的有功功率对电网的频率变化扰动产生响应很小，几乎不发生变化。※功角稳定性分析风电场接入后原有同步发电机组之间的暂态功角稳定性与接入前相比的变化情况取决于采用的风电机组技术。西北电网大规模风电并网关键技术研究-稳定性分析※电压稳定性分析风电接入后的电压稳定问题一般只涉及到接入风电的电网，对主网的电压稳定问题影响不大。风电机组的运行特性及其稳定运行的能力也在很大程度上决定了地区电网的电压稳定性。西北电网大规模风电并网关键技术研究-稳定性分析※电能质量分析1、甘肃河西所有风电场在玉门330kV母线和安西330kV母线产生的各次谐波电流注入也在标准规定的范围内。2、玉门、昌马单个风电场并网运行在玉门变110kV产生的5次谐波电压含有率以及电压总畸变率均超出了国家标准规定的限值，其余风电场单个并网运行在安西变63kV产生的谐波电压含有率均小于标准规定的限值。因此，有必要在各风电场尤其是玉门、昌马风电场采取措施如安装滤波装置，以保证电能质量。西北电网大规模风电并网关键技术研究-电能质量分析结束语由于西北地区风能资源分布、风电场建设、电网发展的特殊性，西北风电开发具有“大规模、高集中、远距离”的特点。以上特点在世界范围内均属罕有，对西北电网的风电接入、调度运行、电量消纳、配套政策等方面提出了很高的要求。请各位领导和专家提出宝贵意见！谢谢！