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【专业知识】新能源并网的具体分析

添加时间:2015-07-07 12:47:50 来源:知乎专栏

中国风电发展起步相对较晚,也没有强制性的风电并网技术标准。大部分设备制造企业依靠引进国外设计图纸生产组装风电机组,自主研发能力不足,己并网的风电机组有部分不具备有功、无功调节功能和低电压穿越能力(目前并网的都满足),风电场自动化水平较低,给电力系统安全稳定带来了隐患。甘肃千万千瓦级风电基地一期5GW风电场建成以来,由于不具备低电压穿越能力,多次发生风电大发期间风电场局部故障导致大规模风电机组脱网事故,给电力系统的安全稳定运行带来了严重影响。

风电调度运行水平:做好风电的调度管理,合理安排系统中其他电源的运行模式,是实现风电电量最大化消纳的关键。而建立完善的风电运行监测体系和风电功率预测预报机制,是实现风电优化调度的前提条件。

从功率预测系统覆盖范围的角度而言,中国则与国外风电发达国家存在明显差距。一般地,电网调度部门和风电场端都应该安装满足精度要求的风电功率预测系统,中国风资源丰富的省级电网均安装了风电功率预测系统,可根据预测信息进行-定程度上的优化调度。但绝大多数风电场还没有配置风电功率预测系统,也不具备风电发电计划上报和执行功能(目前并网的已做要求),不利于系统的优化调度,也影响了风电的消纳。

2)其次是风电消纳能力的分析方法:

在计算风电消纳能力时,需首进行调峰能力计算,得出考虑系统调峰能力约束的风电接纳能力范围;

然后计算地区风电场穿透功率极限用以表征风电送出问题;

最后对风电场并网后的电网进行稳定性分析。

综合以上三方面的分析,得出电网风电接纳能力的,这三点其实也是比较好理解。

调峰能力计算:对于电网而言,风电的出力波动更像一个负的负荷扰动。因此,电网中常规电源不仅需要为负荷波动留出足够备用,当有大量风电注入电网后,还需要考虑为风电场留出一定备用以平衡风电场出力的变化。在风电场出力产生较大波动时,需调度电网内其他电厂改变出力水平以平衡风电出力的变化。特别是在负荷较低时,常规电厂机组已经调到较低出力,如果此时风电场出力大幅增加,那么常规机组能否进一步压出力让风电来带负荷决定了电网接纳风电的能力,也就是说常规机组在低谷负荷时的调峰能力是限制电网接纳风电能力的关键条件。这里面有公式计算,可以找论文细看,很多论文里面都有。

风电场穿透功率极限:风电场穿透功率极限是表征一个给定规模的电网最大可以承受的风电功率。目前,多以风电场穿透功率极限来描述系统风电接入容量极限。关于风电场穿透功率极限的定义有多种形式,但考虑到我国的实际情况,将其定义为系统能够接受的最大风电场装机容量和系统最大负荷的比值。

这个指标和系统的备用容量、风电场的并网性能、电网的短路容量和输送能力、电网调度方式都有关系,一般的计算方法有动态仿真法,数学优化法,频率约束法等。这块一般采用数学优化法比较多。

接入后的稳定分析:风电场在短时间内完全切除是大规模风电接入给电网带来的最严重的扰动,在这种情况下极可能发生系统频率和电压的同时失稳;风速的大幅波动会造成风电场出力的大幅度波动,从而恶化系统的调峰调频性能;线路短路故障会影响风电机组的暂态调节性能,故障切除后风电场的恢复速度影响风电场的出力。为此,工程中多数考虑风电场切机、风电场阵风扰动和线路短路故障下相关母线和电站的暂态稳定性。下图为风场切机后相关电站的频率情况。

 


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