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袁组973风电项目深圳讨论会

作者:周鑫(SGO博2011),发布:SGO宣传部_刘青;审核: ;发布:SGO宣传部_刘青发表时间:2014-04-08本文访问量:

4月2日,接到孙老师通知,SGO课题组周鑫、汪亚芬与袁小明老师课题组何维、赵明权等6位同学下午从学校出发,乘坐高铁抵达深圳并入住南山区金晖酒店,准备参加由袁组牵头的973风电项目的项目交流会。
4月3日,会议如期开始,举办方安排今天的交流会讨论内容主要分三块:1、风电数据分析方法和进展;2、大规模风电接入对规划和运行的技术挑战与应对;3、含大规模风电系统的动态行为和控制技术的发展。会上,来自清华大学、华中科技大学、浙江大学、西安交通大学、湖南大学、香港大学、海军工程大学的师生们围坐一堂,针对上述三块讨论内容,结合973风电并网项目的6个子课题展开了深入的交流,部分交流讨论内容截取如下:
中国电力科学研究院(冯主任):风电功率波动特性分析(波动性、随机性、规律性)
a、波动性:甘肃全年弃风,因为甘肃省内有1000多万kW的新能源发电,而只存在300万kW的输出通道,输出功率严重不足,且电网的建设周期较长,只能全年弃风,该问题将长期存在;东北属于季节性弃风,冬季晚上火电压不下来,而此时风电较大,所以弃风很严重;山东则基本不存在弃风,风能利用率较高,风力发电曲线也较完整,很少存在弃风、限电的情况,主要因为省内总共只有600万kW的风电,而负荷多达6000多万kW,风能占总发电量较小,可通过省内负荷自身消纳,且常规机组的一次调频/AGC能达到频率稳定的目的,通过机组组合优化安排也能实现调峰。
973项目是研究大规模风电的远距离输送,主要是研究甘肃电网的情况。
相关数据:一个4万kW风电场,12小时内风电功率波动量最多也只50%左右(2万kW),一小时最多40%左右,15分钟内不到23%,1分钟不到10%的波动。
风速预测与实际风速的误差满足正态分布,北欧的风速预测非常准确,达90%以上;而风电功率的预测与实际风力发电不存在该分布关系,很难分析其分布特性。
目前而言,在国内的风电功率波动不会导致频率失稳情况,因为多种原因:主要有弃风、限电、电网结构等。
1min调节20MW的AGC,可用于平衡含风电的机组出力与负荷波动的偏差,因为短时间内风电的功率波动并不大,所以,这里就体现出储能应用的经济性和适应性不高的问题。
15min内风电功率波动超过20%的概率不超过1%,所以,一般都是故障导致风机大规模脱网(低电压/高电压),国内暂未有功率波动导致风机脱网的先例。
对风电的研究,如果空间范围越大,总体体现出的风电功率波动就越小,例如一台风机的功率波动要大于一个风电场的功率波动,更大于一个地区的功率波动。
风电预测,国外的爬坡预测主要是考虑经济的惩罚;国内则是研究风电的爬坡对系统稳定的影响。
相关数据:一般的风机的切入风速3m/s;额定风速14m/s;切出风速25m/s,只有在新疆的山口,风电才可能出现很快地增加即爬坡,从切入到切出风速的突变,所以风力发电就很不稳定。
通过实测:风电功率的最大上坡率,15.9MW/10min
通过实测:风电功率的最大下坡率,10.8MW/10min
1.5MW,33台风机,约40多MW组成一个小型的风电场。
b、随机性:气候、天气、气压、弃风、限电等等都影响风力发电。
c、规律性:一年当中的日平均,一年当中的月平均体现风电的规律性变化。
储能,需要特别注意经济性的问题。实际系统中,风电功率的波动并不是很大,所以储能很难体现其实用价值;而用于调峰调频的储能容量又过高,经济性也不够。目前储能主要是用于风力发电厂商压低风电爬坡率,达到上网要求,减少限电。
华中科技大学(赵明权):甘肃电网拓扑结构分析
介绍了甘肃电网内风电、光伏的发展情况;关于风机建模,主要有三个层次的模型,包括:a、潮流模型,b、稳定模型,c、接入建模(不怎么明白);
专家:对于复现甘肃电网中网络的潮流,短路容量,这些都容易实现;但如何反映实际情况当中大规模风电场接入对电力系统的影响,且所建立的多机模型是否可信,值得商榷。
关于模型的等值程度,建议能体现所研究的问题即可,达到相应研究目的,不一定需要最完整的模型。
清华大学(王程):大规模风电接入下电力系统高风险事件辨识:(高风险事件主要是指:弃风、弃负荷、风电爬坡),其中主要是讨论机组组合优化配置的问题
香港大学(覃老师):动态最优潮流的研究综述
香港大学(侯云鹤):含大量可再生能源的电网风险评估
浙江大学:储能需求评估和协调控制
风电预测;用于机组组合优化。
储能的一次投资成本很高,但运行成本小,启动迅速
小规模储能,储能辅助风电爬坡控制;
大规模储能,系统辅助控制备用容量。
华中科技大学(王硕):风机控制
风机内电势的动态特性,类似同步发电机分析。
传统的控制:桨距角控制,转矩控制,保持低风速时桨距角不变,最大功率跟踪。新型的控制:桨距角控制,转矩控制是两个控制回路,用开关逻辑,不同工作回路的切换。
华中科技大学(王波):DFIG低电压穿越简介
低电压穿越的要求:1、全过程不脱网;2、暂态过程向电网注入无功;3、恢复有功发电。
其中含两个暂态过程,特别是Crowbar+去磁控制。
清华大学(郭文涛):双馈风机的暂态无功控制
设计一种暂态无功控制策略;近似动态规划ADP,来实现附加无功控制:控制目标是实现PCC电压恢复,提高风电场功率输出的阻尼,提高系统稳定性。
风电场,使用的单机聚合的等值模型,6机系统。
PCC取升压变压器高压侧,35kV。
参考文献:coordinated reactive power control of a large wind farm
西安交通大学(江老师):含电力电子变换器的继电保护问题
海军工程大学(王老师):基于周期轨的电力电子系统小干扰稳定分析
4月4日,会议进入第二天,上午讨论会的主题是针对973不同子课题的研究需求,归纳总结出一个模拟甘肃风电并网的标准benchmark模型。再有,讨论现阶段各子课题研究困难与数据需求情况,讨论结果如下:
子课题1:风电功率预测,爬坡预测
研究大规模,高集中,远距离的风电并网问题;
已有数据:
1. NREL的风速和风功率数据;BPA的风速和风功率数据。
需要数据:
1. 分辨率:15min及以上精度的风速、风向或者风电场输出功率的数据;
2. 风电场中的风机功率曲线及风机分布数据;用于建立统计预测模型;
3. 风电场半径,地理分辨率2km-4km的测风塔(轮毂高度);50km半径内的地形气象(气压,风向,湿度,温度等);用于建立物理预测模型;
4. 输出确定性爬坡和概率性爬坡,输出风电功率序列的各种场景。
子课题2:风电系统的规划、调度运行
需要数据:
1. 网架(大规模,高集中,远距离)(交直流输电系统);
2. 常规机组的参数(短时间爬坡能力,最小出力,启停时间);
3. 母线负荷的实际波动曲线,及预测值的误差分布特性(15分钟);
4. 风场出力的功率波动曲线,及预测值的误差分布特性(15分钟);
5. 线路停运率,机组检修,长期负荷增长等。
子课题3、4、5:风电接入后的稳态、暂态、小干扰、继电保护问题。
已有参数:
1. 2011年甘肃电网的网架结构,线路参数。
需要参数:
1. 2014年甘肃电网的网架结构及所有750kV线路的短路容量,负荷分布情况;
2. 2011年甘肃电网的典型运行方式,与外部系统的传输功率;
3. 发电机典型参数;典型风机的控制策略(分别用于稳态、暂态、小干扰、继电保护等课题研究);
4. 风电场的场站控制;典型风场的内部分布情况及线路参数;风电场的无功补偿:通常风电场很多都加入了SVC等无功补偿设备,且风场自身也设置有AVC(源于风电场系统级的场站无功控制);
5. 大规模的风电接入,一般是20%-30%-50%的渗透率;
6. 风电装机容量与总负荷的比值:风电渗透率。
子课题6:储能需求与经济性评估
1. 需要前几个课题提供典型场景、运行方式及各项稳定性考核指标;
2. 针对场级的风功率出力数据进行频谱分析,用于配置储能变换器的参数。
4月4日下午,由3位老师进行了专题报告:清华大学(沈沉)微电网技术及其发展思考;华中科技大学(孙老师)含风力发电的电力系统次同步振荡问题;南方电网:南方电网交直流混联系统的运行与控制。
4月5日,会议结束,下午乘坐高铁从深圳返回学校。