1、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对异步风机1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2风电场风电场常规电厂常规电厂能源供给不稳定，有功出力不稳定能源供给稳定，有功出力稳定有功/无功主动调节困难有功/无功可在大范围内灵活调节风
2、电预测难度大，精度低负荷预测精度高，发电计划定制相对容易在风电领域的研究展望3风火互济优化风火互济优化运行运行风电场的风电场的AGC/AVCAGC/AVC联合协联合协调控制调控制风机、风电风机、风电场的静、动场的静、动态建模态建模风电功率预测风电功率预测优质优质风电风电在风电领域的研究展望4 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 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）建议课题方向 课题一:高风电渗透
3、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5一、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6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7课题一 高风电渗透率电力系统建模与分
4、析A.2 风电场Q-U特性分析笼型异步机风场笼型异步机风场 双馈机风场双馈机风场8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内蒙古电力调通中心内蒙古电力调通中心国家电网公司国家电网公司科技项目北方联合电力有限责任公司北方联合电力有限责任公司科技项目2008.7张家口地区风电运行若干关键问题研究张家口地区风电运行若干关键问题研究2009.12机网协调子题，含风电的大电网建模与分析机网协调子题，含风电的大电网建模与分析2009.10风电场短路试验风电场短路试验清华大学2009.8大型并网风电场的无功电压问题分析大型并网风电场的无功电压问题分析张家口市供电局张家口市供电局科技项目9
5、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 B风电场自动电压控制系统(AVC)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机控制技术快风机控制技术快速发展速发展电网自动化程度电网自动化程度提高提高风电场自动控制风电场自动控制技术相对滞后技术相对滞后10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NWP(数值天气预报)风机轮彀处风速/风向风机出力测风点实测风速11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)支援局部电压接入点电压波动接入点电压闪变接入点功率因素接入点电压水平电网对风电场电压控制的要求电网对风
6、电场电压控制的要求参与系统AVC控制降低配网网损接入点考核接入点考核局部优化局部优化全局优化全局优化自动投切电容器组恒速异步机组恒速异步机组风机技术发展风机技术发展直驱风机直驱风机双馈异步机组固定投切电容器组固定投切电容器组SVC/Statcom无功补偿技术发展无功补偿技术发展无调节能力无调节能力有无功调节能力有无功调节能力阶梯型调节、阶梯型调节、人工调节人工调节类似同步电机类似同步电机小阶梯调节、小阶梯调节、自动调节自动调节可连续调节可连续调节12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 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
7、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。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%。13 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。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)续控制模式控制模式系统系统AVC模式模式：跟踪调度AVC指令单场单场
8、AVC模式模式：确保风场满足并网标准14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cosPCCU1.070.97-0.980.98合格域欠补过补过压欠压事件判断模块事件判断模块PCC状态 模块预测事件1：电压越限事件2：功率因素不合格事件3：电压波动事件4：系统AVC指令系统指令ULTC抽头风机功率因素控制指令决策模块指令决策模块电容/电抗投切Statcom/SVC调节15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)续风场风场AVC的控制结构的控制结构16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)限制变化率限制变化率无限制无限制
9、电网对风电场有功出力的要求电网对风电场有功出力的要求参与系统参与系统AGC控制控制限制出力限制出力低渗透率低渗透率渗透率上升渗透率上升高渗透率高渗透率调频调峰示范性储能示范性储能恒速异步机组恒速异步机组风机技术发展风机技术发展直驱风机直驱风机双馈异步机组双馈异步机组无储能无储能大规模储能大规模储能储能技术发展储能技术发展无调节能力无调节能力有调节能力有调节能力同步电机同步电机17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)续系统结构系统结构计划性参与计划性参与(电力市场、热备电力市场、热备)负的负荷负的负荷实时参与（调频、调峰）实时参与（调频、调峰）风场与风场与AGC关系的
10、三个层次关系的三个层次基于日前预测基于日前预测/短期预测短期预测基于综合预测技术基于综合预测技术18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 风电场AGC三层控制模型控制层控制层功能功能控制周期控制周期预测类型（预测预测类型（预测区间区间/步长）步长）能量管理层 调峰/下爬坡率限制/储能管理10min6h整场日前预测(24h/15min)风电调度层上爬坡率限制/调频1min10min整场/风机超短期预测(15min/1min)风机控制层输出限制控制/平滑控制1s15s风机极短期预测(10s/1s)19 风电场能量系统是一套在现有风机SCADA与变电站SCADA基础上，
11、实现自动闭环、协调控制风场内所有有功、无功调节设备以满足风场并网综合需求的监控管理系统。课题二 电网友好型风电控制技术D风电场能量管理系统注册服务注册服务任务调度任务调度日志日志用户管理用户管理安全认证安全认证通信通信服务服务数据库服务数据库服务文本服务文本服务实时数据实时数据 风机模型风机模型 地理信息地理信息 天气预报天气预报 检修数据检修数据风功率预测风功率预测风电场风电场AGC风电场风电场AVC可视化界面可视化界面可视化层控制层数据/通信层平台层20DFIG并网点储能SVC风机SCADA变电站SCADA数据指令数据指令风电场预测系统风场AGC风场AVC风电场能量管理系统风电场能量管理系
12、统数据指令数据指令课题二 电网友好型风电控制技术D风电场能量管理系统21 风电场二次系统防护与安全规范 风机数据通信规约 风机控制指令规约课题二 电网友好型风电控制技术E风电场自动控制系统标准化22课题二 电网友好型风电控制技术课题进展与现有研究成果内蒙古电力调通中心受风机制造商风机制造商委托开发受中国华电集团新能源发展有限公司中国华电集团新能源发展有限公司委托开发与内蒙古自治区气象局内蒙古自治区气象局合作北方联合电力有限责任公司北方联合电力有限责任公司科技项目2010.12电网友好型示范风场将投入试运行电网友好型示范风场将投入试运行2009.10首个风电场自动无功控制系统投将入试运行首个风电
13、场自动无功控制系统投将入试运行2009.12风电预测系统将在风电预测系统将在2个风场投入试运个风场投入试运行行20102011形成风电场监控系统的相关规范形成风电场监控系统的相关规范/指南指南清华大学2010.12风电场风电场AVC将投入试运行将投入试运行23三、电力系统节能减排调度 A考虑风电的电力系统机组优化组合 B电力系统火-水-风-储能联合优化调度 C含风电的电力系统自动电压控制(系统AVC)D利用分布式风电提高局部电网运行经济性的研究24课题三 电力系统节能减排调度B电力系统火-水-风-储能联合优化调度调频调频 风电给电网带来调频负担调峰调峰 局部地区风电反调峰特性 利用储能进行调峰
14、Minute-scale ave power25课题三 电力系统节能减排调度课题进展与现有研究成果内蒙古电力调通中心内蒙古电力调通中心2008.7用于实现配电网节能降耗的双馈感应风力用于实现配电网节能降耗的双馈感应风力发电机组优化运行控制装置的研发发电机组优化运行控制装置的研发 2009.12含风电的内蒙古电网优化运行研究含风电的内蒙古电网优化运行研究清华大学准格尔旗浩普电力检修有限责任公司准格尔旗浩普电力检修有限责任公司科技项目26四、进一步提高新能源渗透率方法研究 薄弱电网中的大规模风电送出技术 甘肃百万风电送出技术 基于公共气象服务的新能源发电预测技术 太阳能光伏发电预测 高可控性条件下新能源极限接入容量研究 电网友好型风电极限穿透率研究 微电网研究27课题四 进一步提高新能源渗透率方法研究课题进展与现有研究成果内蒙古电力调通中心内蒙古电力调通中心2008.7用于实现配电网节能降耗的双馈感应风力用于实现配电网节能降耗的双馈感应风力发电机组优化运行控制装置的研发发电机组优化运行控制装置的研发 2009.12含风电的内蒙古电网优化运行研究含风电的内蒙古电网优化运行研究清华大学准格尔旗浩普电力检修有限责任公司准格尔旗浩普电力检修有限责任公司科技项目2829
