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            綠色能源
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            風能偉業 因我而行
            當前位置:新聞動態
            高電壓穿越一次調頻涉網改造方案

            - 涉網改造的背景 -

             

            風電已成為國內10余省區的第2大電源,由補充性能源向替代性能源的角色轉變,未來將成為我國的主力電源。但是新能源電源的增加造成系統轉動慣量的逐漸減小,電網的系統性安全風險顯著增大。

             

            一是常規機組轉動慣量,隨著常規機組被大量替代而持續減??;二是直流/風電等新能源的“有效轉動慣量”受制于過載能力、控制模式等原因,當前均不具備相關頻率調節功能,導致系統總體有效慣量不斷減??;三是位于特高壓直流送端近區的風電場,在缺乏配套常規電源支撐的情況下,存在因過電壓而導致機組大規模脫網的隱患,現有風電并網運行特性無法滿足新形勢下特高壓跨區輸電的要求。

             

             

            風電應主動電力系統網源結構變化對風電運行的新要求,一方面在短時電網故障保持連續運行不脫網,避免故障擴大化;另一方面要主動參與電網調頻與調壓,為系統頻率與電壓穩定做出貢獻。

             

            通過風電涉網特性改造,打造具備主動支撐能力的電網“友好型”風電場,提升風電并網性能,使其主動參與電力系統的瞬時能量平衡,可以提高特高壓直流投運后的安全運行和風電消納水平。

             

            - 改造的技術要求 -

             

            為提高風電場的并網性能、主動應對高比例新能源電力系統的電壓與頻率穩定問題,需對風電機組、風電場控制系統及無功補償裝置進行并網性能改造,主要包括高電壓穿越能力、一次調頻及無功調壓能力改造。

             

            風電場涉網特性改造功能設計

             

            我國能源行業標準《風電機組高電壓穿越測試規程》規范了風電機組高電壓穿越技術要求與試驗方法。

             

             

            高電壓穿越期間,風電機組保持有功正常輸出,通過動態無功控制,支撐電網電壓恢復。

             

            風電機組調頻曲線示意圖

             

            當電網頻率偏差大于一定值,風電機組有功出力大于20%Pn時,風電機組應充分利用其慣量特性,在電網頻率故障初始時刻自動為電力系統提供快速有功功率支撐。

             

             

            風電場配備的功率協調控制系統應具備常規的AGC、 AVC以及一次調頻等功能, 并能接受電網調度部門控制指令,向電網調度部門上報風電場有功調頻容量與無功調壓容量等信息。

             
            風電場頻率-有功響應曲線
             
            - 技術方案 -
             
            • 高電壓穿越
             
            電網電壓高速檢測。高電壓嚴重威脅變流器內電力電子及電控器件安全,因此檢測系統必須迅速識別高電壓,以通知控制系統及保護系統做出相應動作。
             
            保護單元合理設計。Chopper單元需具備足夠的能量卸放能力,以確保母線電壓不超過危險閾值。Crowbar單元需保障電機暫態磁場快速衰減,同時高電壓期間Crowbar穩態電流需小于安全關斷閾值。
             
             
            控制策略合理設計。網側控制策略一方面需快速注入無功電流,以滿足高穿無功要求;另一方面,需充分利用網側濾波電抗,有效降低母線電壓及過調制時間,減小Chopper工作壓力。機側控制策略一方面需快速注入無功電流,以滿足高穿無功要求;另一方面,需快速消減系統一倍、二倍頻波動分量,減輕Chopper與Crowbar工作壓力。
             
             
            主功率回路合理設計。主功率回路必須具備一定的電壓裕度,以適應系統過電壓;也必須具備一定的電流裕度,一方面,為適應電壓驟升引發的電流大幅波動,另一方面,為滿足有功滿發下的無功支撐要求。
             
            在主控柜和變槳系統供電中間安裝接觸器,變槳系統在高穿故障過程中保持葉片角度不變,在長時間高電壓狀態下切斷變槳主電源;需要控制部分經由UPS供電,不影響變槳系統通訊等正常功能,此時變槳系統切斷主電源輸入,以免高壓串入變槳系統,損壞器件。當主控系統檢測到高電壓(<1.2Un)后恢復變槳系統400VAC供電。故障期間槳葉角度保持不變時間較短,由于系統慣量較大不會影響到有功輸出。
             
            接觸器控制點示意圖
             
            • 一次調頻-能量管理系統EMS
             
            原EMS限電策略簡單,僅使用PI,未采用微分D,限電上下波動大,功率在調節過程中不平穩,不支持輪詢。
             
            新版EMS,通過理論學習模塊,可以對當時的風電場有功功率輸出能力進行在線評估;為了提高理論功率的準確性及給客戶更精確的電量的分析,目前能量管理系統提供風速功率加權統計法、樣板風機和樣板逆變器法、資源功率典型曲線法、風機機頭風速功率計算方法等。通過風電場的損耗分析,可以自動或手動的設定跟蹤電網調度的目標值在一定偏差范圍內調節。
             
             
            算法優化后更為智能,調節速度更快,調節過程相對平穩,不會出現功率大幅度波動的情況??刂浦芷诟?,控制效果更好,滿足最新的并網特性要求
             
            能量管理平臺可配置并網型控制柜,采集并網點三相CT、PT。提前跟調度申請停電計劃,停電半天將CT、PT端子接線接入屏柜,形成完整的閉環控制。
             
            明陽風機一次調頻及無功控制改造,響應速度滿足國網技術要求。
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
             
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