中小型风电机组在分布式微网示范项目中的应用与要求

中小型风电机组在分布式微网示范项目中的应用与要求浙江华鹰风电设备有限公司总经理、电气高级工程师：徐学根2011.12.17中国.桐乡2011中小型风能设备行业年会目录一、分布式发电与微型电网的概念和特点二、我国微网发展现状三、中小风电机组在分布式微网示范项目中的应用案例四、中小型风电机组在微网项目中的要求一、分布式发电与微型电网的概念和特点分布式发电一般是指将相对小型的发电装置，分散布置在用户/负荷现场，或邻近地点，从而实现发电供能的方式。相较于传统的发电技术，分布式发电具有位置灵活、分散的特点，极好地适应了分散电力需求和资源分布，延缓了输配电网升级换代所需的巨额投资；这种方式非常适合中小风电的应用。一、分布式发电与微型电网的概念和特点尽管分布式发电优点突出但却未得到大规模的推广运用，究其原因，主要是实现过程中也存在诸多问题：分布式电源单机接入成本高，控制困难等；分布式电源相对大电网来说是一个不可控源，大系统往往采取限制、隔离的方式来处置分布式电源，以减小其对大电网的冲击。当电力系统发生故障时，分布式电源往往都须在第一时间退出运行，这就大大限制了分布式发电效能的充分发挥等等。为使分布式发电得到充分利用，西方的一些学者提出了微型电网（MicroGrid，简称微网）的概念。现有研究和实践已表明，将分布式发电供能系统以微网的形式接入大电网并网运行，与大电网互为支撑，是发挥分布式发电供能系统效能的最有效方式。一、分布式发电与微型电网的概念和特点就其特点来说，微网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与大电网并网运行，也可以孤立运行。微网存在两种运行模式，正常状况下，与外电网联网运行，微网与外电网协调运行，共同给微网中的负荷供电；当监测到外电网故障或电能质量不能满足要求时，则微网转入孤岛运行模式，由微网内的分布式电源给微网内关键负荷继续供电；待外电网故障消失或电能质量满足要求时，微网重新切换到联网运行模式。因此，微网将从根本上改变传统的应对负荷增长的方式，在降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性等方面具有巨大潜力，特别是在我国，针对分布式风电、分布式光伏发电的推广应用开辟了一条新路。二、我国微网发展现状近年来我国社会发展的目标已经发生了重要变化，建设资源节约、环境友好、可持续发展的社会成为全国上下的共识。我国幅员辽阔，微网的发展对于解决广大农村和偏远地区用电也具有重要意义，国家已将“分布式供能技术”列入2006~2020年中长期科学和技术发展规划纲要。我国“863”、“973”等国家重点研究发展规划也开始立项，以鼓励和支持各个高校和科研院所在微网技术方面开展研究。在2006年合肥工业大学建设了综合性比较强的微网实验室。采用光伏，模拟风机，燃料电池等作为其分布式电源，并以蓄电池和超级电容器为储能装置，采用底层控制和上层中央管理控制相结合的分层控制方案，对微网中各组件进行控制。为我国微网研究获得了重要的理论依据。二、我国微网发展现状2009年，浙江电力科技研究院建立了国内第一个自主设计的具有灵活网络结构的综合微网实验平台。该系统由多种类型分布式电源和储能装置构成，建有线路阻抗模拟系统和分布式负荷模拟系统，可组成多种微网运行结构，模拟多种类型故障，并可实现并网与独立运行模式的灵活切换。依托该系统平台，提出了综合有效的微网控制策略；研发了基于对等通讯机制的微网综合保护自动化系统。它的建成，为进一步开展微网的稳态分析和数字仿真技术、微网能量管理系统技术、微网的并网应用和经济运行理论研究鉴定了坚实的基础，必将有力地推动新能源和智能电网的建设步伐。二、我国微网发展现状自2010年以来，我国的微网研究从单一的实验室微网发展到了示范工程建设，并取得了良好的实用效果，国家电网公司在2011年实施了四个新能源微网示范项目，各省电力试验研究院、相关上市公司等都积极参与到微网的设计、建造、示范之中，为我国新能源微网项目的推广与普及打好基础。在微网项目中能源供给环节，涉及风电、光伏发电、储能环节，因此风力发电机组在微网建设中具有十分重要的作用。三、中小风电机组在分布式微网示范项目中的应用案例我公司非常重视分布式微网项目的建设，并积极参与国内风光储的微网项目建设，为我国微网的建设与推广积累经验，公司变桨矩2KW、5KW、10KW、30KW都已参与微网建设，在微网示范项目中发挥了重要作用。1、东福山岛风光储柴及海水淡化综合新能源微网项目该项目采用风能以及太阳能等新能源为主电源，柴油发电为辅的供电模式，具有供电可靠性高、自动化程度高、无人值守、少维护的特点。项目属于孤岛微网发电系统，其建设规模为：7台单机容量30千瓦的风力发电机组，100千瓦的光伏发电系统，一套2000安时的新能源蓄电池、1台200千瓦柴油发电机组以及一套日处理50吨的海水淡化系统，总装机容量510千瓦。是目前全世界除夏威夷岛以外最大的孤网项目。项目充分利用风电、光伏发电以及风光储协调优化的自动化设计，为远离大陆的岛屿供电供水提供了一种清洁能源的模式。三、中小风电机组在分布式微网示范项目中的应用案例7台单机容量30千瓦的风力发电机组采用我公司生产的HY30—12.5网型风力发电机组，下风向主动偏航变桨矩控制技术，运行中经受2011年8月“梅花”台风46米／秒的侵袭与考验。1、东福山岛风光储柴及海水淡化综合新能源微网项目三、中小风电机组在分布式微网示范项目中的应用案例2.华北电网御道口风光储智能微电网项目该项目建设一套容量为110千瓦的村庄模式微电网，含风力发电60千瓦（2台单机容量为30kW风力发电机组），光伏发电50千瓦，储能80千瓦（128千瓦时），同时建设4套户用风光储微网，目前均成功并网发电。为当地农户提供坚强电力保障，同时产生较为可观的节能环保效益，对推动清洁能源的高效利用及新农村的电气化建设具有重要意义。目前，村庄模式日上网最大功率60千瓦，日发电量约为500千瓦时；单户模式并网运行以来，每户日发电量约为4千瓦时，能满足试点家庭的生活用电。三、中小风电机组在分布式微网示范项目中的应用案例2.华北电网御道口风光储智能微电网项目三、中小风电机组在分布式微网示范项目中的应用案例3．西安世园会风光储微网一体化电动汽车充电站项目为借助西安世园会传播“国家电网”品牌，展示智能电网成就和前景，举办方在世园会主入口500米处，建设一个中型电动汽车充电站，预留换电站位置，并集成光伏及风力发电、储能、微网控制、智能电网展示体验和保电中心等诸多智能电网元素的综合项目。该安装太阳能光伏组件288块、发电峰值容量为50kWp的光伏发电系统。同时在充电站周边布置安装具有微风启动、轻风发电特点的2kW小型变桨矩风力发电系统6台。另外，配置建设30kW/60kWh磷酸铁锂储能系统，利用微电网的实时调度与控制，实现整个系统高效、安全运转。在世园会期间，通过LED数据屏发布风光储微网项目实时数据，让观众真切地感受到了清洁能源的应用与实际效益。三、中小风电机组在分布式微网示范项目中的应用案例3．西安世园会风光储微网一体化电动汽车充电站项目三、中小风电机组在分布式微网示范项目中的应用案例4云电科技园智能微网研究及示范工程项目该项目采用2台单机容量为10kW的变桨矩风力发电机组与光伏板、蓄电池、柴油机等组成一个微网项目，依据实际情况，即可孤网运行，也可并网运行。此项目在智能微网的构建方面，在相关的技术研究方面都取得了多项创新性成果，在国家智能微网建设方面起了很好的促进作用，提供了很好的技术支持，对我国的智能电网建设具有很大的意义。四、中小型风电机组在微网项目中的要求中小型风电机组在微网项目中应用推广，具有非常高的性能要求，由于在很多微网项目中，风电承担的能源供应比例要大，因此小风电的应用具有很高的技术与性能要求，根据我们的实践主要是以下几点：1.低风速下功率输出要好，高风速下（大于12米／秒）功率输出要稳定，这样可以更好地为微网提供电能。2.风机要有良好的抗风性能，能在15-20米／秒稳定可靠运行，同时运行持久性越长越好。3.要有可靠有效的停机机构，保证风机在任何时间任何风速下根据微网系统要求顺利停机，并能随时开机运行。四、中小型风电机组在微网项目中的要求4.能正确接受微网系统启停远程命令，并将相关风机运行信号上传至系统。5.要有多重风机自我保护系统，过风速、过转速、过电压、过功率等都能够自动关机保护，保护微网系统；同时一旦微网内部出现故障，风机都能停机保护。浙江华鹰风电设备有限公司ZhejiangHuayingWindpowerGeneratorCo.,Ltd徐学根/总经理(XuegenXu/GeneralManager)Tel:[phone]Fax:[phone]Mobile:[phone]E-mail:[e-mail]: