各国风电并网导则对低压电穿越的要求(ppt版)

中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE2004-12-141中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE2004-12-142迟永宁[e-mail]并网技术室各国风电并网导则对低电压穿越的要求－为什么需要低电压穿越ComparisonofLVRTrequirementsworldwide-WhydoweneedLVRT?2009.01.06中国电力科学研究院新能源研究所中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE3大纲Outline1.低电压穿越（LVRT）的概念ConceptofLowVoltageRideThrough2.风电机组低电压穿越的必要性Thenecessityofwindturbine’sLVRT3.各国风电标准对低电压穿越的要求TherequirementonLVRTingridcodeworldwide4.风电机组低电压穿越的实现方案RealizationofwindturbineLVRT中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE41、低电压穿越（LVRT）的概念ConceptofLowVoltageRideThrough中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE5什么是低电压穿越？LVRT：LowVoltageRideThrough当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在一定电压跌落的范围内，风电机组能够不间断并网运行。Windturbinesshouldstayconnectedtothenetworkandkeepoperationfollowingvoltagedipscausedbyshort-circuitonanyorallphases,wherethevoltagemeasuredattheHVterminalsofthegridconnectedtransformerremainsabovethepredefinedvoltageprofile.也有故障穿越的提法。FRT：FaultRideThrough1.低电压穿越（LVRT）的概念ConceptofLowVoltageRideThrough中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE6由于风电机组一般采用异步发电机技术（丹麦概念），电网发生故障时机端电压难以建立，若风电机组继续挂网运行，将会影响到电网电压无法恢复，因此，电网发生故障出现电压跌落时，一般都是采取切除风电机组的方法来处理。InductionmachineisusallyusedinDenmarkConceptWindTurbines,theactiveexcitingcannotbeprovidedby.Thevoltagecannotberecoveredifthewindturbinestillkeepoperatingsothewindturbinemustbetrippedincaseofvoltagedipsduringthegridfault.1.低电压穿越（LVRT）的概念ConceptofLowVoltageRideThrough风桨叶齿轮箱低速轴高速轴异步发电机电网并联电容器组升压变中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE70123456780.981.001.021.041.061.08t/sPM-1.0-0.50.00.51.0β0.20.40.60.81.0U-150-75075150Q/MVar1.01.11.21.3-1000100200ωrPE/MW150MW风电场，基于普通异步发电机的恒速风电机组。三相短路故障持续0.1sWindfarmcapacity150MW.IGbasedwindturbines.3phaseshort-circuitduration100ms动态电压崩溃DynamicVoltageCallapse1.低电压穿越（LVRT）的概念ConceptofLowVoltageRideThrough中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE8风电装机比例较低时：可以允许风电场在电网发生故障及扰动时切除，不会引起严重后果。ThewindpenetrationislowThetripofwindfarm(windtrubine)duringpowergriddisturbancescanbeacceptable.It‘snotabigproblemtothepowersystem.1.低电压穿越（LVRT）的概念ConceptofLowVoltageRideThrough中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE9风电装机比例较高时：高风速期间，由于输电网故障引起的大量风电切除会导致系统潮流的大幅变化甚至可能引起大面积的停电，而带来频率的稳定问题。低电压穿越能力是必需的ThewindpenetrationishighLargescalewindfarm(windturbine)trippingwillcauseloadflowchangingviolentlyevenpowersystemblackout.Thefrequecystabilityissueisthemostconcernbecausethepowerlossescouldleadtoinstability.LVRTisnecessary.1.低电压穿越（LVRT）的概念ConceptofLowVoltageRideThrough中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE10高风电穿透功率情况下，故障导致的电压跌落更为严重。Voltagedipswillbemoresevereduringhighwindpenetration风电机组额定运行时HighWind1.低电压穿越（LVRT）的概念ConceptofLowVoltageRideThrough风电机组达到切入风速时LowWind中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE112008BaiChengPowerGridSingleLineDiagram合心农安西郊至通辽宝龙山变长山厂前郭松原变至正阳白城变镇赉变洮南变通榆特许权风电场200MW大安变洮南风电场(99MW)富裕风电场(15MW)洮北风电场（98.6MW）查干浩特风电场(24MW)大安风电场(99MW)长岭长岭风电场（99MW）长岭174风电场（9.35MW）龙源长岭双龙风电场（49.5MW）能投腰井子和三十号风电场（99MW）至双辽电厂至三家子九台乾安至巨丰图例500kV变电站220kV变电站发电厂风电场500kV线路220kV线路66kV线路至梨树至哈南镇赉风电场一期（49.5MW）至扶余至新华厂宝山风电场（49.5MW）才字乡风电场（49.5MW）黑鱼泡风电场（49.5MW）LGJ-300/28km新立风电场(49.5MW)1.低电压穿越（LVRT）的概念ConceptofLowVoltageRideThrough中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE122004-12-14121.00.80.60.40.20.0[s]1.150.920.690.460.230.00长岭220:电压(pu)洮南\220:电压(pu)前郭\220:电压(pu)松原\220:电压(pu)长山厂\220:电压(pu)DIgSILENT•电网故障电压跌落曲线•Voltagedipsunderpowersystemdisturbances中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE13系统中某节点电压跌落的严重程度与此节点距离故障点的电气距离远近此节点固有的无功电压支撑能力风电功率的高低密切相关ThevoltagedipextentofspecificbusbarhavecloselyrelatedwithElectricaldistancetothefaultlocationVoltagesupportcapabilityofthespecificbusbarWindPoweroutput1.低电压穿越（LVRT）的概念ConceptofLowVoltageRideThrough中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE14电网发生电压跌落对风电机组的影响机械、电气功率的不平衡影响机组稳定运行暂态过程导致发电机中出现过流，可能损坏器件附加的转矩、应力可能损坏机械部分TheimpactonwindturbineofvoltagedipsUnbanlancetorquemayinfluncethestableoperationofwindturbineOvercurrentofgeneratorintransientmaydamagetheElectronicscomponents.Additionaltorqueorforcesmaydamagethemechanicalcomponents.1.低电压穿越（LVRT）的概念ConceptofLowVoltageRideThrough中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE15不同电网中对风电机组低电压穿越能力要求的高低也不太一样。TheLowVoltageRideThroughRequirementstothewindturbinesmaydifferentindifferentpowergrid.1.低电压穿越（LVRT）的概念ConceptofLowVoltageRideThrough中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE162.风电机组低电压穿越的必要性Thenecessityofwindturbine’sLVRT中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE172.风电机组低电压穿越的必要性Thenecessityofwindturbine’sLVRT目前我国两大类风电机组的特性对比：Characteristicscomparisonofthenormaltwotypesofwindturbines风桨叶齿轮箱低速轴高速轴异步发电机电网并联电容器组升压变低速轴高速轴双馈感应发电机AC/DCDC/AC风桨叶齿轮箱电网升压变中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE182.风电机组低电压穿越的必要性Thenecessityofwindturbine’sLVRT目前我国两大类风电机组的特性对比：Currentstatusofcharacteristicscomparisonofthenormaltwotypesofwindturbines稳态特性：变速风电机组好于恒速风电机组SteadyStateCharacteristics:VariablespeedbetterthanFixedspeed暂态特性：恒速风电机组好于变速风电机组•由于变速风电机组转子变频器过流能力差，又无法实现低电压穿越能力。TransientStateCharacteristics:FixedspeedbetterthanVariablespeed•Reason:over-curre