西北大规模风电网对系统的影响(电科院)ppt课件.ppt
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1、西北大规模风电网对系统的影响,申 洪中国电力科学研究院2009年3月,主要内容,一、风电发展现状二、风电特性三、风电并网运行对系统影响四、目前研究工作,一、风电发展现状,中国可开发的风能潜力巨大,陆上加海上的总量有7亿12亿kW,风电具有成为未来能源结构中重要组成部分的资源基础。中国的风能资源分布广泛,其中较为丰富的地区主要集中在东南沿海及附近岛屿以及北部(东北、华北、西北)地区,内陆也有个别风能丰富点。此外,近海风能资源也非常丰富。,截至2002年底,全世界风电装机容量:31128MW德国:12001MW 西班牙:4830MW美国:4685MW 丹麦:2880MW印度:1702MW我国:风电
2、场26个,风电机组910台,总装机容量468.42 M W。,电价水平浙江省的两个风电场,鹤顶山风电场和括苍山风电场,是为数不多的上网电价超过1.0元/kWh的风电场,也是现阶段我国风电场上网电价最高的风电场,电价高达1.2元/kWh;我国只有少数风电场,如达坂城风电一场和达坂城风电二场,上网电价低于0.6元/kWh。 存在的问题宣传力度不够,缺乏完善的激励政策,风机制造工艺不过关,没有规划和并网分析工具,吉林通榆风电场事故仿真,2007年当年新增风电装机容量330万千瓦,比过去21年累计总装机容量还高,新增装机增长率147%,累计风机装机容量达到590万千瓦,占全国总装机容量(7.1亿)的0
3、.8%,累计装机增长率127%,大部分采用国内生产的风电机组。2007年风电上网电量约为52亿千瓦时,占全国总电量3.3亿千瓦时的0.16%。,一、风电发展现状,风电上网电价内蒙古:0.54元/kwh吉林:0.61元/kwh河北:0.540.61元/kwh新疆:0.47 0.51元/kwh江苏:0.4365 0.519元/kwh,2007年9月,中国政府公布了可再生能源中长期发展规划,到2010年和2020年,大电网覆盖地区非水电可再生能源发电量的比例分别达到1%和3%以上。按照风电设备制造能力迅速成长的趋势,估计风电装机在2010年达到2000万千瓦,2020年达到1亿千瓦。,国家能源局年把
4、发展风电作为改善电源结构的重要任务之一,分别在内蒙古、甘肃、新疆、河北和江苏等风能资源丰富地区,开展了个千万千瓦级风电基地的规划和建设工作。,根据2008年4月中国水电顾问集团西北勘测设计研究院与甘肃汇能新能源技术设计所共同完成的甘肃酒泉千万千瓦级风电基地规划报告,至2010年酒泉地区风电场总装机容量将达到5160MW,至2020年酒泉地区风电场总装机容量将达到12710MW。,马鬃山2007: 02010: 02020: 4000MW,柳园2007: 02010: 50MW2020:200MW,昌马2007: 02010: 800MW2020:2000MW,桥湾2007: 02010: 60
5、0MW2020: 600MW,北大桥2007: 105MW2010: 1600MW2020: 3600MW,三十里井子2007: 110MW2010: 110MW2020: 110MW,低窝铺2007: 49.3MW2010: 200MW2020: 200MW,2007年底:410.5MW 2010年:5160MW 2020年:12710MW,2008年10月16日,国家能源局在新疆召开“新疆哈密地区千万千瓦级风电基地规划报告审查会议”,规划在哈密东南部和北部的三塘湖淖毛湖风区建设2000万千瓦风电场。其他地区的千万千瓦级风电基地建设规划正在编制中。内蒙古规划建设5000万千瓦,其中蒙西200
6、0万千瓦,蒙东3000万千瓦;河北规划在沿海和北部地区共建设1000万千瓦;江苏规划建设1000万千瓦,其中近海700万千瓦。,二、风电并网特性,(1)风功率特性年利用小时:甘肃酒泉 21702421小时最大出力:输电系统外送功率最小出力:可替代容量,甘肃酒泉为0风功率日特性:决定系统运行控制特点风功率年特性:季节性特点,甘肃酒泉风电基地出力概率曲线,概率,甘肃酒泉风电基地某月每天24小时风速推算风电功率曲线,3月,6月,9月,11月,固定转速风电机组-异步发电机优点:结构简单,成本低,电效率相对高缺点:吸收无功且无功不可控,空气动力学效率低,不能控制转速,机械特性差,噪音大,变速风电机组-双
7、馈电机异步优点:交流励磁,可以调节转速和无功功率,空气动力学效率相对高,变流器容量小,噪音低缺点:部分功率馈入转子,电气效率低,成本较高,直驱风电机组-永磁同步机优点:可以调节转速和无功功率,空气动力学效率相对高,噪音低,无齿轮箱缺点:变流器容量大,电气效率低,发电机大,成本高,风电机组无功特性固定转速风电机组:吸收无功,无功不可控双馈电机、直驱机组:无功功率可控风电机组无功控制方式对无功及电压控制影响固定转速风电机组:不可控双馈电机:恒功率因数控制(功率因数1.0),恒电压控制,故障情况下,电压跌落,当转子电流或直流母线电压升高超过槛值时,穿越功能启动。为了保护变流器,crowbar晶闸管导
8、通,转子侧逆变器的所有晶闸管关闭,转子电流转移至crowbar。 60100毫秒后暂态过程衰减,转子逆变器可以重新启动控制,crowbar晶闸管关闭。转子侧逆变器将在电压跌落开始后80150毫秒后启动,在电压跌落200400毫秒后发电机电流可以达到额定值。,三、大规模风电并网对系统的影响,(1)风电接入系统,(1)单个风电场容量200MW300MW;(2)三级升压,690V/35kV/330kV,省去了110kV电压等级;(3)330kV变电站主变选取,600MW风电配3台180MVA主变;(4)330kV变电站35kV侧安装15%容量的SVC;(5)单回330kV线路接入750kV变电站。,
9、(2)2010年甘肃酒泉风电基地750kV输电规划方案,河西750kV输变电系统输电距离长,输电能力有限,接受哈密送电1000MW情况下,外送酒泉风电能力为1700MW。,风电机组为异步电机,无功角问题,大规模风电并网对系统的影响主要体现在风电功率较大时,系统扰动下线路功率波动和电压波动加剧,使酒泉地区火电相对西北主网的功角失稳。,安装一定比例的串补可以提高输电能力,串补配置方案为安西酒泉30%、酒泉金昌50%、金昌永登40%,其中酒泉金昌50%串补分段配置在线路两侧,安西酒泉30%、金昌永登40%串补集中配置在线路受端;可外送酒泉风电容量为3188MW。,甘肃酒泉风电基地按电量折算出力概率曲
10、线,甘肃酒泉风电基地750kV输电系统采用普通型,安装串补且与新疆电网联网情况下,可以满足外送3270MW风电外送需求,风电等效出力超过3270MW的概率为5%,若满足5160MW风电功率外送,需增加外送线路。,风电电量在全网内平均消纳。风电功率导致的常规电源利用小时数降低应均摊至全网所有常规机组。,风电电力消纳方向取决于系统调峰特性,若考虑水电调峰,则酒泉风电电力主要消纳方向为水电丰富的青海电网。,最大负荷=常规机组出力+风电出力常规机组开机=常规机组出力+最大负荷旋转备用率最大负荷=1000万kW,风电装机=100万kW,旋转备用率=3%,100%风电出力参加电力平衡:风电出力降低,旋转备
11、用将小于3%;风电70%出力,常规机组出力达最大。,50%风电出力参加电力平衡:风电出力降低50%以下,旋转备用将小于3%;风电20%出力,常规机组出力达最大。,风电应不参加电力平衡,风电不参加电力平衡:风电出力为0,旋转备用率3%风电出力增加至100%,旋转备用增加至13%。,(3)无功补偿和电压控制,风电功率波动使750kV输电通道上无功波动频繁,无功补偿设备需随之频繁投切,严重影响设备寿命。可采取的措施主变低压侧动态无功补偿设备;可控高抗;研制可频繁投切的开关设备或开关辅助设备。,主变低压侧动态无功补偿(如SVC等),配置方案,动态无功补偿随有功功率动作情况,电压波动情况,可控高抗,酒泉
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