直流输电技术在海上风电场并网中的应用

海上风电场具有风速高、风力稳定、各种干扰少及发电量大等特点,风电场由陆地向海上延伸,是未来风电发展的大趋势。根据海上风力发电的特点,介绍和分析海上风电场采用交流输电技术、基于相控换流器(PCC)的传统高压直流(HVDC)输电技术和基于电压源换流器(VSC)的轻型HVDC输电技术的3种并网方式,说明采用后面2种HVDC并网方式的特点和应用场合,并指出HVDC应用于海上风电场并网需要研究的问题。     

江苏海上风电接入系统若干问题探讨

结合江苏近阶段开发建设的海上风电场项目,介绍了海上风电接入系统并网的电压等级、并网回路数的选择原则,讨论了长距离海缆并网的大型海上风电场输电系统的无功平衡、内部过电压限制措施,并通过工程实例,探讨了一种解决大型海上风电场接入系统后引起电网电压波动的无功补偿配置容量计算原则及方法。     

海上风场出力变化对电力系统电压影响

针对沿海大规模风电场集中接入负荷中心电压偏高和波动过大问题,笔者以电力系统仿真软件PSD-BPA为平台,在现有陆地风电场基础上建立了考虑集电海缆的海上风电场几种模型,分析了集中模型、陆地风电模型、陆地及海上风电模型下风电出力波动对沿海某局部电网静态电压的影响,并以陆地及海上风电模型为例,提出了风机和SVC协调控制策略.分析结果表明,海上风场近区电压水平整体偏高,电压波动受风电影响较大,风机和SVC协调控制策略能较好地解决海上风场近区存在的电压问题。     

海上风电并网与输送方案比较

风力发电是新能源发电技术中最成熟和最具规模开发条件的发电方式之一。大容量远距离的海上风电是未来风电发展的趋势。介绍海上风电系统的3种并网技术以及输电方式:高压交流、高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)以及分频输电技术。工频交流海上风电系统一般适用于小规模近海风电场,HVDC和分频输电适用于大规模远距离海上风电场。分频海上风电系统是一种具有自主知识产权的本土技术,在目前的技术和经济条件下,分频海上风电系统是一种具有优势和竞争力的海上风电方案。主要对这3种海上风电并网的技术可行性、经济性以及效率等方面进行讨论,最后对海上风力发电技术进行总结和展望。     

海上风电场经220kV交流海缆送出系统的无功配置方案

在海上风电经交流海缆(submarine cable,SC)送出系统中,随着海上风电场规模逐步增大,交流海缆输电距离不断增加,海缆的充电功率可能会导致海上风电场并网点注入无功过剩,海缆沿线电压越限,海缆沿线载流量过大,海上升压站高压侧电压过高等问题.针对上述问题,文章建立了海上风电场经220 kV交流海缆送出系统的数学模型,结合无功补偿分层分区原则对风电送出系统进行解析计算,在给定海缆沿线电压电流限制条件下确定了所需补偿的海上高抗值;在陆上加装高抗与动态无功补偿装置(static var generator,SVG)使风电送出系统与陆上交流网的并网点无功功率交换为零,考虑接入并网点所需SVG装置容量最小,确定接入系统的陆上高抗值;结合国内某具体工程,具体计算了所推荐的无功配置方案.     

交流并网海上风电场无功配置原则研究

海上风电具有年利用小时长,同时具备风速稳定、占用土地少等优势,在我国的发展逐渐受到关注。由于大量使用海底电缆和建设海上升压站的需要,海上风电场的电气结构与陆上风电场有所区别,反映在无功特性方面存在明显差异。海上风电发展较快的国家在并网导则中都提出了海上风电场无功配置要求,而我国尚缺少针对性要求。基于我国目前海上风电以交流并网为主的现状,在总结国内外风电并网的基础上,计算分析了通过交流线路并网的不同规模海上风电场的无功特性,提出了相应的无功配置原则,可为我国海上风电场的并网设计提供参考和借鉴,促进海上风电场和电网的协调发展。     

考虑海缆充电功率的海上风电场无功补偿协调控制策略研究

针对海上风电场的特点,研究其有效利用风电机组无功调节能力的无功补偿协调控制策略。海上风电场并网的电压稳定性分析主要分为两个方面:海缆充电功率对并网系统电压稳定性的影响;如何有效地利用风机无功调节能力来改善系统的电压稳定性。针对上述问题,首先利用灵敏度分析法及Q-V曲线法分析了海缆充电功率对海上风电场并网系统电压薄弱点的影响,并分析出最薄弱点为海缆末端母线;其次,选择STATCOM作为海上风电场无功补偿设备,并对双馈风机两侧变流器及STATCOM的无功控制环节进行研究;最后,提出以海缆末端母线电压为控制目标的三者无功协调控制策略,从而更为有效地利用风机自身的无功能力,显著减小STATCOM的安装容量。通过软件DIg SILENT建立CIGRE B4-39标准风电场并网系统,利用此系统进行暂态故障仿真分析,验证该无功协调控制策略的有效性。     

海上风电典型送出方案技术经济比较研究

海上风力发电具有不占用土地资源,风速高的优点,是风电产业未来的主要发展方向。结合国内海上风电工程实例,在给出典型海上风电并网方案基础上,对海上风电场的交流、直流送出方案的技术经济比较进行分析研究。     

德国海上风电VSC-HVDC技术分析

系统地总结和梳理了德国海上风电并网情况及发展特点,分析阐述了德国海上风电场群集中并网的技术特征和经验,比较分析了高压交流输电和VSC-HVDC技术在海上风电并网应用的优缺点。最后,结合德国经验和中国发展需要,提出了海上风电并网分析模型。     

海上风电柔直并网系统调频控制综述

远海风电场因其风资源丰富而受到广泛关注,柔直并网是实现大规模远海风电场并网的有效措施.随着海上风电等可再生能源渗透率不断提高,电力系统面临的频率稳定问题逐渐凸显,海上风电柔直并网系统进行主动频率支撑是缓解频率稳定问题的有效手段之一.为此,针对海上风电柔直并网系统参与调频控制进行综述,从海上风电场、柔性直流系统及二者协调控制等3个层面对现有频率支撑控制策略进行阐述,分析了不同层面控制策略的原理、优缺点和发展趋势等,指出海上风电柔直并网系统参与主动频率支撑应协调海上风电场和柔性直流系统,最大化发挥二者调频能力;进一步分析了海上风电柔直并网系统参与频率调节在充分利用系统调频能力、保证系统安全运行方面面临的挑战,最后对该领域未来研究方向进行了总结和展望.对海上风电柔直并网系统参与陆上交流系统调频控制和实现双碳目标具有一定参考价值.     

海上风电交流送出无功补偿配置方案研究

由于长距离海底电缆的充电功率大量盈余，无法实现无功就地平衡，同时海缆过电压及沿线电流需满足海上风电接入相关标准，从海缆沿线的过电压及电流出发，基于海上风电接入相关标准，制定海上风电无功补偿方案配置流程。以实际工程为例，基于PSCAD和PSS/E软件搭建海上风电场交流送出仿真模型，研究无功补偿配置方案，为海上风电交流送出工程的无功补偿配置方案提供了理论支撑，提升了工程经济性。     

海上风电场电气二次设计原则和要点

正目前已建成的海上风电场大多离岸距离在40 km以内,建设海上交流升压站将电能通过交流海缆接入陆上集控中心后再并网发电。通过对海上风电场工程的设计实践,总结经验,研究提出海上风电场、海上升压站及其陆上集控中心电气二次设计原则和要点,为今后设计提供借鉴。     

海上风电场运用柔性直流方式并网的无功控制研究

海上风电已成为我国沿海地区风电发展的趋势,为提高发电效率,海上风电场单机容量不断增大,风电场离岸距离从近海逐步向50 km外的深海拓展。由于大部分深海风电场采用柔性直流方式(VSC-HVDC)集中并网,电压管理与无功控制必须从电网、电源两方面着手,增强风电场、电网调压灵活性。本文针对柔性直流接入的大型海上风电场的无功规划及其控制策略开展研究。在不同接入容量的海上风电场群中通过采用推荐的无功控制方案,可以有效地改善风电集中区域电压运行质量,提高电网电压稳定水平,减少风电由于电压波动导致的大规模脱网的发生。     

多场景海上风电场关键设备技术经济性分析

中国海上风电正在走向深远海。离岸距离和水深的增大对海上风电场关键设备的技术选择和成本造价影响很大,海上风电场单位千瓦投资也相应变化。对海上风电场基础结构、海缆等关键设备费用在不同离岸距离和水深条件下的变化进行分析,探讨登陆送出、场内集电、基础结构等技术发展对投资的影响。远海风电场通过采用柔性直流和高电压场内集电技术,关键设备的单位千瓦投资可以低于目前在建的近海风电场。对于未来将采用8 MW风电机组的深远海风电场,采用先进的基础结构和输电技术,关键设备投资成本将比现有技术下降2 200元/kW,大幅降低深远海风电场开发投资。     

考虑低电压穿越的海上风电继电保护方案研究

考虑给电网故障保护切除预留时间、风电场内部故障保护切除预留时间,提出了计及低电压穿越的海上风电场继电保护整定方案,分析了海上风电机组本体保护和35 kV集电海缆的保护。通过对海上风电机组箱变低压侧故障、海上风电机组低电压保护与低电压穿越的配合、35 kV集电海缆故障等进行保护动作时序的ETAP仿真分析,验证了该方案的可靠性,以期应用到工程实践中。     

SVG对海上风电交流并网系统稳定性影响分析

海上风电交流并网系统具有不同于陆上风电并网系统的结构和运行特点,其动态无功补偿装置(SVG)通常配置在陆上集控站而不是风电场出口,主要工作于补偿交流电缆充电无功的感性区,需要研究SVG对系统振荡特性的影响。针对某直驱型海上风电交流并网系统,基于系统特征模式分析,构建对比算例,研究了SVG容量配置、运行状态及其控制对系统主导振荡模式稳定性的影响。经研究发现,当SVG工作于感性区时,海上风电交流并网系统主导振荡模式稳定性明显弱于SVG工作于容性区。另一方面,SVG电流内环和功率外环控制参数可能导致海上风电并网系统主导振荡模式失稳,需要确定能适应系统运行方式变化的参数取值范围并与风电场控制参数协调以保持系统稳定。基于PSCAD/EMTDC的系统详细电磁暂态仿真验证了所得结论。研究工作对于认识海上风电交流并网系统特性和指导系统规划和优化运行具有较好的参考价值。     

海上风电场经交流海缆送出高频谐振高效实用化分析方法及其工程实践

2022年,国内某经交流电缆送出的海上风电场发生了高频谐振引起风机脱网事件,谐振频率超过现有标准规定的评估范围。针对海上风电场经长距离交流海缆并网产生的高频谐振现象,提出一种高效实用化的阻抗分析方法,并针对此次事件开展详细的频域仿真分析。采用硬件在环仿真与离线仿真相结合的手段开展风电机组阻抗特性建模,对风电机组变流器进行硬件在环阻抗测试,并在离线仿真平台中实现阻抗数据拟合。考虑了海底电缆的结构尺寸,在离线仿真平台中采用依频模型对其进行详细建模,模型精度满足海上风电场的谐振分析需求。搭建海上风电场场站模型,通过与现场多种工况的高频谐振复现测试结果进行对比,验证了所用分析方法的有效性,并开展阻抗特性整改措施仿真研究,为工程实践提供重要参考和指导。     

某海上风电场谐波谐振实测及仿真分析

海上风电发展迅速,很多海上风电场采用长距离交流海底电缆接入电网,海缆较高的对地电容使风电场谐波谐振问题愈加突出.本文对某海上风电场因5次谐波谐振造成谐波异常及风机偏航系统故障进行实测,就谐振原因开展阻抗频率扫描和谐波潮流分析并提出相应的抑制措施.     

信息与资料

<正>我国单位容量最大海上风电场并网近日,鲁能江苏东台200 MW海上风电场成功并网发电,这是我国单位容量最大、离岸距离最远的海上风电项目。东台风电场的并网,标志着我国海上风电从小规模试验示范向规模化发展。     

海上风电场电力传输与海底电缆的选择

根据近两年我国海上试验风电场和国外风电场对海底光电复合缆的性能要求和应用经验,重点阐述了海上风电场电力传输模式和海底光电复合缆的设计选型及结构形式。近年来我国新增风电装机容量以年均100%的高速发展,但风电开发主要集中在陆地,海上风电资源开发则刚刚起步。我国海上有丰富的风能资源和广阔平坦的区域,而且距离电力负荷中心很近,使得近海风力发电技术成为近来研究和应用的热点。由于海底自然环境恶劣及其不可预见性,