新能源发电及并网技术

P1山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE新能源发电及并网技术TechnologyofNewEnergyandParallelingoperation孙树敏SunShumin13805403338山东电力研究院电气工程研究所E-mail:[e-mail]2山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE直流输电技术介绍风力发电及并网技术光伏发电及并网技术核电技术简单介绍1234P3山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE123未来风电技术发展的展望风力发电并网中的关键技术现代风力发电技术的发展概述风力发电及并网技术风力发电的基本原理及结构4P4山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE中国是一个能源资源相对贫乏的国家，人均占有能源资源仅相当于世界平均数的一半。主要化石资源占世界资源的比例和排名煤11.6%第3位石油1.7%第11位天然气1.0%第18位中国的能源状况P5山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE我国化石能源的结构：石油、天然气资源数量明显低于世界平均水平,资源构成以劣质能源为主。世界化石能源结构天然气20%石油20%煤炭60%石油煤炭天然气中国化石能源结构天然气4%石油5%煤炭91%石油煤炭天然气中国的能源状况P6山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE2009电源装机容量电量(GW)(%)(TWh)(%)煤电65275%298782%水电19723%51314%核电9.11.0%701.9%风电263.0%260.7%合计874100%3664100%我国电源装机及发电情况P7山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE1、风力发电的基本原理及结构P8山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE1.风力发电的基本原理及结构工作原理风以一定的速度和攻角流过桨叶，使风轮获得旋转力矩而转动，风轮通过主轴联接齿轮箱，经齿轮箱增速后带动发电机发电1.1风力发电机组的基本原理及结构P9山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE1.风力发电的基本原理及结构1.2风力机的类型P10山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE1.风力发电的基本原理及结构1.2风力机的类型P11山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE1.风力发电的基本原理及结构风力机基础理论贝茨（Betz）理论假定风轮是理想的，没有轮毂，叶片无穷多，并且对通过风轮的气流没有阻力。纯粹的能量转换器。根据该理论可以计算风轮获取的风能和功率。叶素理论把叶片分割成无限多个微元，每个微元都是叶片的一部分，每个微元的长度无限小。用于分析微元的空气动力学特征。动量理论应用该理论去研究风力发电机组各部件的运动规律及运动状态的理论。P12山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE1.风力发电的基本原理及结构P13山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE1.风力发电的基本原理及结构P14山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE1.风力发电的基本原理及结构风力发电系统的基本结构和工作原理离网型并网型P15山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE1.风力发电的基本原理及结构恒速恒频风力发电系统P16山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE1.风力发电的基本原理及结构变速恒频风力发电系统P17山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE1.风力发电的基本原理及结构变速恒频风力发电系统P18山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEG128-4.5MW半直驱2008年底Gamesa在西班牙CabezoNegro安装了半直驱的G128--4.5MW风电机组.风轮直径128米，机头重量250吨传动系统采用紧凑型设计，包含主轴（双轴承）、两级齿轮箱(1:37)和永磁同步发电机；多变量控制系统：减少叶片振动和载荷。P19山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP20山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP21山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP22山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP23山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE2、现代风力发电技术的发展概述P24山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP25山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP26山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP27山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP28山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE我国陆地10米高度年平均风功率密度分布图（W/m2）P29山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE我国电能输送流向图P30山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE千万千瓦级风电基地跨区域输电方案P31山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE3、风力发电并网中的关键技术问题P32山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE大规模风电接入电网的影响对调峰调频能力的影响对无功功率平衡与电压水平的影响风电对电网的影响对电能质量的影响对稳定性的影响P33山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE08162432404856647280889610411212012813614410002000300040005000600070008000时间（h）功率（MW）负荷曲线风电功率曲线等效负荷曲线风电并网存在的相关问题1、并网运行问题（1）调峰问题风电出力具有随机性、间歇性，反调节特性明显，增加系统调峰难度。负荷曲线风电出力曲线P34山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE0816243240485664728088961041121201281361440200040006000800010000时间（h）功率（MW）等效负荷曲线风电出力曲线负荷曲线增加旋转备用容量带来不利影响P35山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE（2）电压控制问题我国风电接入地区大多处于电网末端，风电功率的大幅度变化，导致电网运行电压调整十分困难，影响系统电压稳定。2102152202252302357:407:457:507:558:008:058:108:158:208:25时间kV白城变220kVII母线电压幅值(ab)大安变220kV主母线电压幅值(ab)镇赉变220kV主母线电压幅值(ab)洮南变220kV主母线电压幅值(ab)同发风场220kV东母线电压幅值(ab)长山电厂220kV北母线电压幅值(ab)由于风电出力快速增长，导致白城电网同发风电场母线电压最低下降到213kV，并大幅波动。P36山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE（3）安全稳定问题风电大规模并网后，电网稳定运行的风险增加。系统潮流多变，断面运行控制困难；系统惯量下降，动态稳定水平降低；故障后风电无法重新建立机端电压，导致电压失稳；风电机组没有低电压穿越能力，在系统扰动造成电压的瞬间跌落时，风机自行脱网对系统造成冲击。P37山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE（4）电能质量问题风电出力的随机波动会引起电压波动和闪变，风机中的电力电子设备会给电网带来一定的谐波污染，导致电能质量下降。风电场多次发生电压波动和电压闪变超标现象。风电场出力大幅波动，引起附近35千伏母线电压越限。P38山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP39山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE风电穿透功率小于5%时，风电对电网调度的影响不明显，此时可配置风电功率预测系统及资源实时监测系统风电穿透功率5%-10%，明显感受到风电出力对发电计划的影响，此时可配置风电调度日前计划系统风电穿透功率10-15%，可能出现限风电现象，此时可配置日内滚动计划系统风电穿透功率超过15%，将对调度运行产生极大压力，应具备完整的风电调度支持系统P40山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE预测系统结构P41山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE41短期预测预测时间尺度：0-48小时，时间分辨率：15分钟主要用于：合理安排常规机组发电计划，解决电网调峰问题。P42山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE预测时间尺度：0-4小时、15分钟滚动预测，时间分辨率：15分钟主要用于：实时调度，解决电网调频问题。超短期预测P43山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE我国当前新能源接入系统技术上存在的主要问题:由于电源结构而导致的调峰能力问题。电网资源配置能力难以满足千万千瓦风电基地远距离电力外送问题。风电机组并网电气性能问题。新能源发电功率预测及调度决策支撑系统问题。技术标准与检测认证体系问题。配电网建设适应新能源发电分布式接入问题。P44山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE4、未来风电技术发展的展望P45山东电力研究院电气工程研究所SHANDONGELECTRICPOWERRESEARCHINSTI