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课题二 电网友好型风电控制技术
B风电场自动电压控制系统(AVC)续
风电场AVC系统是一个在现有风机SCADA与 变电站SCADA基础上，实现自动闭环、协调控制风 场内所有无功/电压调节设备以满足风场并网综合需求 的监控管理系统。
控制模式
系统AVC模式：跟踪调度 AVC指令 单场AVC模式：确保风场满 足并网标准
– 无风时段，利用电网侧的变流 器对系统进行无功补偿
• 运行效益
– 电能效益（替代常规火电能源， 节能）
– 改善系统终端电压水平（减小 线损，降耗）
– 重大灾害性气候条件下保障基 本供电需求（电力生命线）
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建议课题方向
• 课题一:高风电渗透率电力系统建模与分析 • 课题二:电网友好型风电控制技术 • 课题三:电力系统节能减排调度 • 课题四:进一步提高新能源渗透率方法研究
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系统结构
Pref +-
Pe
Σ
Wind farm
Ps
P
Other AGC measures
Pe1 Pen
Battery
Turbine 1 Turbine n
ULTC抽 头
风机功率 因素控制
电容/电抗 Statcom /
投切
SVC调节
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课题二 电网友好型风电控制技术
B风电场自动电压控制系统(AVC)续
风场AVC的控制结构
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课题二 电网友好型风电控制技术
C风电场自动电压控制系统(AGC)
调峰 调频
无限制
低渗透率 无调节能力
限制出力 限制变化率
参与系统AGC控制
电网对风电场有功出力的要求
渗透率上升
高渗透率
有调节能力
同步电机
恒速异步机组
双馈异步机组
无储能
示范性储能
直驱风机
风机技术发展 储能技术发展
大规模储能
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课题二 电网友好型风电控制技术
C风电场自动电压控制系统(AGC)续
Pforecast +-
Wind Prediction System
Preg
Supervisory Dispatching
• 无功源
– 双馈风机 – 定功率因素运行
– 笼型风机的机端并联电容 – 投切策略不理想
– 升压站并联电容/电抗 – 常投或常不投
– Statcom/SVC等动态补偿设备 – 缺乏合理的容 量整定与控制策略配合
• 电压调节设备
– ULTC抽头 – 无控制
改善风电场无功-电压状况 的关键在于合理配备、协 调利用已有装备。
我国风力发电的发展动态
• 风力发电是可再生能源中技术最成熟，最
可能成为传统火电的替代能源发电形式
• 预期2013年风电成本达到常规能源水平
• 风电项目集中开发，三北地区的“风电三
峡”，苏北地区的“海上三峡”
• 接入系统问题已经成为制约风电发展的首 要问题
– 新建风场普遍距离电网负荷中心较远
– 检测和标准体系不完善，现有技术规范主要针
负荷预测精度高，发电计 划定制相对容易
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在风电领域的研究展望
风电场的 AGC/AVC济优化 运行
风机、风电 场的静、动
态建模
风电
风电功率预测
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在风电领域的研究展望
减少多级变电、输配电过程
• 风机工作模式
– 风速较高，多发有功，获取电 能效益
– 风速较低，多发无功，少发有 功，起无功补偿作用
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一、高风电渗透率电力系统建模与分析
• A并网型风电场建模与分析
– A.1风电场建模及仿真研究 – A.2风电场无功-电压/有功-频率特性分析
• B高风电渗透率电力系统建模与分析
– B.1含风电的电力系统等值建模与仿真 – B.2稳态计算/优化计算 – B.3电压稳定性/暂态稳定性/传输极限分析 – B.4风电场短路试验
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课题一 高风电渗透率电力系统建模与分析
A.1并网型风场建模及仿真研究
• 考虑尾流效应的风电 场静态等值模型
• 基于端口特性拟合的 风电场动态等值模型
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课题一 高风电渗透率电力系统建模与分析
A.2 风电场Q-U特性分析
笼型异步机风场 双馈机风场
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课题一 高风电渗透率电力系统建模与分析
课题进展与现有研究成果
NWP(数值天气预报) 测风点实测风速
风机轮彀处风速/风向
风机出力
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课题二 电网友好型风电控制技术
B风电场自动电压控制系统(AVC)
接入点考核
局部优化
全局优化
接入点电压水平
接入点功率因素 接入点电压闪变 接入点电压波动
无调节能力
恒速异步机组
降低配网网损 支援局部电压
参与系统AVC控制
电网对风电场电压控制的要求
• A基于微气象学的风电场预测技术 风机控制技术快
• B风电场自动电压控制系统(AVC)
速发展
• C风电场自动发电控制系统(AGC) • D风电场能量管理系统 • E风电场控制技术的标准化
？？？
风电场自动控制 技术相对滞后
电网自动化程度 提高
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课题二 电网友好型风电控制技术
A基于微气象学的风电场预测技术
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课题二 电网友好型风电控制技术
B风电场自动电压控制系统(AVC)续
U PCC
1.0 7欠
补 0.97
过压 合格域 过 补
欠压
PCC状态 模块预测系统指令 事件判断模块
事件1： 事件2：功率 事件3： 事件4：系 电压越限 因素不合格 电压波动 统AVC指令
指令决策模块
-0.98
0.98 cos
国家电网公司科技项目 2009.12机网协调子题，含风电的大电网建模与分析
清华大学
内蒙古电力调通中心 2009.10风电场短路试验
北方联合电力有限责任公司科技项目 2009.8大型并网风电场的无功电压问题分析
张家口市供电局科技项目 2008.7张家口地区风电运行若干关键问题研究
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二、电网友好型风电控制技术
有无功调节能力
类似同步电机
双馈异步机组
直驱风机
风机技术发展
无功补偿技术发展
固定投切电容器组
自动投切电容器组
SVC/Statcom
阶梯型调节、
小阶梯调节、
可连续调节
人工调节
自动调节
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课题二 电网友好型风电控制技术
B风电场自动电压控制系统(AVC)续
据统计，在内蒙电网33个风场中没有一家电压/无功合格率 达到90%以上，有将近1/3的风场合格率不足60%。
对异步风机
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影响风电运行的关键问题
• “劣质”电源
– “不可靠”：风速随机性
– “不可调”：风机调节能力差
• 优质电源
– 可预测 – 可靠 – 可调度
风电场
常规电厂
能源供给不稳定，有功出 能源供给稳定，有功出力
力不稳定
稳定
有功/无功主动调节困难
有功/无功可在大范围内 灵活调节
风电预测难度大，精度低