海上风电场开发与并网关键技术研究工作启动

近日,国家电网北京经济技术研究院在北京组织召开国家电网公司科技项目"海上风电场开发与并网关键技术研究"启动会。会上,国家电网北京经济技术研究院介绍了课题研究工作大纲和工作安排,课题参与单位分别介绍了各自工作思路和详细计划。与会专家对研究工作大纲的内容框架、工作组织、进度安排、工作重点等内容进行了深入讨论,对后续工     

大规模海上风电场并网接入方式

海上风电场以其储量丰富、风力稳定、干扰少等特点,受到越来越多的关注,是未来风力发电发展利用的大趋势。对比分析了适用于海上风电场并网的高压交流(HVAC),常规高压直流(LCC-HVDC)和柔性直流输电(HVDCFlexible)3种并网方式,并着重探讨了几种柔性直流输电并网的具体方案以及适用于海上风电场的直流换流站拓扑结构。     

我国海上风电场送电系统与并网关键技术研究取得重要进展

正海上风电对比陆地风电而言,具有风况优良、年平均利用小时数高、不占用陆地资源、距电力负荷中心较近等优点,但大规模海上风电并网仍面临诸多挑战。近海风电场普遍采用高压交流海缆接入电网,长距离交流海缆并网容易引发过电压等问题;近海风电场的升压站和风电机组均位于海上,其运行维护比陆上风电场难度更大,对海上风电高可靠集成化的设计技术、预测预警技     

大型海上风电场并网接入方案研究

目前,我国海上风电正处于建设初期,随着国家海上风电政策逐步明朗化,我国海上风电将迎来大发展时期.在综合考虑并分析了影响海上风电并网的相关因素:装机规模、送电距离、并网方式、海底电缆输电能力、电网网架、风电无功配置等,经技术经济比较后,提出了4个典型的海上风电场并网接入方案.并网方案的提出可为当前在建和规划建设的我国海上风电场的并网设计方案提供一整套解决方案,规范系统方案,明确风电送出方案的设计原则与思路,可以有效提高设计水平和效率,保障电源电网安全稳定运行,实现风电与电网的协调发展.     

海上风电场并网控制系统建模与仿真

针对海上风电场容量大、距离远的特点,提出了基于电压源换流器（VSC）高压直流输电（HVDC）的海上风电场并网方案,分析了双端口VSC-HVDC的基本运行原理和VSC的数学模型,建立了连接风电机组侧VSC的功率控制器和连接并网侧VSC的电压控制器。为验证方案的可行性,在MATLAB/Simulink中建立了双端口VSC-HVDC的海上风电场并网模型,并模拟实际运行情况进行了仿真验证。仿真结果表明,提出的并网方案以及设计的控制系统能够实现海上风电机组的并网和稳定运行。     

海上风电场二次系统设计关键技术

随着国家新能源战略的进一步深入,海上风电即将迎来大发展时期.由于远离陆地,海上风电场具有所处环境复杂、气候恶劣、施工困难、运行维护不便等特点,使其在运行值班模式、继电保护配置、组网方案、信息流传输、设备状态监测、模块化设计等二次关键技术方面与陆地风电场存在较大差异.该文对海上风电场二次系统相关设计技术进行了研究,进一步规范、优化了设计方案,对保证海上风电运行的可靠性,提升自动化水平和建设水平,有序推动我国海上风电的健康发展具有十分重要的意义.     

南网新能源发展现状及并网关键技术研究

随着能源短缺问题日益显现、环境污染问题日益加剧,发展新能源发电技术能让经济、环境和社会发展多方受益。近年来,在政府的扶持下,南方电网区域的新能源发电产业进入了快速发展的阶段。调研了南方电网区域新能源的利用现状及发展趋势,分析南方区域新能源应用所存在的问题,并结合南方电网区域新能源并网应用现状,归纳出新能源并网需要研究的关键技术问题,为制定新能源发电接入电网的标准规范和改进调度控制技术提供基础和依据,对推动南方区域新能源大规模的发展具有参考意义。     

海上风电场经交流海缆并网谐波谐振放大分析

采用交流海缆接入电网的海上风电场在电缆线路分布电容的作用下,可能出现陆上风电场不常见的谐波谐振与谐波放大现象,严重威胁到海上风电场安全可靠运行。为研究海上风电场谐波谐振机理与谐波放大影响因素,首先,建立了海上风电场输电系统与集电系统两部分的状态空间模型,并给出谐波放大倍数、谐波含量等指标的计算方法;其次,通过特征值和参与因子揭示了谐波谐振机理及关键影响因素;然后,通过根轨迹法研究了电网短路容量、高压电缆参数和风电机组并网台数对谐振模态的影响;最后,在Matlab/Simulink仿真平台搭建江苏某海上风电场.验证理论分析的有效性。     

海上风电场柔性直流送电并网控制研究

针对大型风电场并网难题,分析了适合大型海上风电场送电并网方式。针对应用柔性直流方式送电并网方式,研究了柔性直流输电系统的数学模型和控制策略。应用变速恒频风机的海上风电场随风速变化而功率输出变化,海上换流站的控制需要保持电压频率稳定,根据其暂态方程提出了改进的直接电压控制来控制风电场母线电压频率。对电网侧换流站采用双闭环直接电流控制,控制直流电压和无功。基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了海上风电场等效模型以及通过柔性直流送电系统仿真模型,对风电场风速变化、当地负荷切入以及无功指令变化进行了仿真,验证了控制策略的正确有效。     

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。     

海上风电场经MMC-HVDC并网的阻抗建模及稳定性分析

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电技术(MMC-HVDC)已成为大规模、远距离海上风电场并网的理想解决方案。但是由于MMC自身结构特点,当MMC-HVDC接入风电场时有可能发生振荡或不稳定现象。该文建立MMC的交流侧小信号阻抗模型,根据最小阻抗环增益的奈奎斯特(Nyquist)稳定性判据判断互联系统的稳定性,并预测系统潜在的谐振频率及稳定裕度。研究结果表明,适当的环流控制能够显著改善MMC的稳定性。基于Matlab/Simulink建立了21电平MMC及风电场的详细时域仿真模型,仿真结果和实际工程现场录波验证了理论分析的正确性。     

大型海上风电场并网对配电网的影响探讨

大型海上风电场并网会因其本身具有的特点而给电力系统的运行带来新的问题。以上海东海大桥海上风电场为对象,分析了大型海上风电场并网的接线方式,并网与短路容量、电能质量、无功功率以及继电保护的关系,并以上海南汇风电场的运行经验为参考,对东海大桥海上风电场并网对电网调度的影响进行了探讨。     

大容量海上风电机组发展现状及关键技术

随着陆上和近海风电资源紧缺,海上风电场选址从近海走向深远海,规模已达吉瓦级,海上风电机组也向10 MW级以上发展.针对大容量海上风电机组,首先阐述了国内外海上风电机组容量、类型及变流器等关键技术的发展现状.其次,对大容量三相和多相化海上风电机组及其遇到的问题和关键技术进行分析,给出了未来多相化海上风电机组的拓扑结构设计和控制策略优化方法.最后,对大容量海上风电机组发展趋势进行了总结.     

海上风电场运行控制维护关键技术综述

海上风电是目前和未来几十年我国可再生能源发展的重点。然而,与陆上相比,海上风电面临全寿命周期度电成本偏高、大规模并网冲击大等挑战。数字化、智能化是解决上述问题的关键。为此,该文围绕海上风电场智能运行控制维护关键技术进行了介绍,包括海上风电功率预测技术、海上风电运行控制技术、海上风电设备维护管理技术、海上风电与海域综合利用。首先,针对海上天气环境、资源特性、地理位置、设备运行等因素,分析了海上风电与陆上的差异,据此归纳了上述技术领域所面临的挑战及可能的解决方案,并对这些技术的研究现状及成果进行了分析和总结;最后,指出海上风电场智能运行控制维护关键技术领域的发展趋势及需要进一步研究的方面,为海上风电降本增效和大规模安全经济并网提供支撑和参考。     

海上直流风电场研究现状及发展前景

与现有的海上风电场相比,采用直流技术汇集电能和并网的海上直流风电场无需使用笨重且体积庞大的工频交流变压器,也无需对电能进行多次整流、逆变和升压,因而在设备的体积和质量、系统损耗及建设成本等方面均具有明显优势。首先对串联升压型和辐射型2种主要类型的海上直流风电场进行了详细综述,包括其拓扑结构、控制策略、优势和存在的问题;然后详细分析了海上直流风电场的关键设备——高电压、大容量、高增益DC/DC变换器的研究现状,指出了各类DC/DC变换器的优缺点及其在海上直流风电场中的应用前景;最后对海上直流风电场的故障保护问题和经济性问题的研究情况进行了总结。所述内容对中国开展海上风电等海洋能的开发利用具有一定参考价值。     

海上风电场交流并网谐波谐振放大机理分析与治理

由于相同电压等级下电力电缆的电容效应比架空线路大出20倍以上,使得一般在陆上风电场并网中并不严重的谐波谐振放大问题,在海上风电场并网中可能会变得十分严重,为此研究了海上风电场并网引起的谐波谐振放大问题及其治理原理.首先,对海上风电场并网时的谐波谐振放大机理进行了分析,从原理上给出了治理的技术途径;然后,以某海上风电并网实际工程为研究案例,分别建立了海上风电电网和陆上电网的谐波模型,包括电缆、变压器和风电机组的谐波模型以及超高压大电网的等效谐波模型和低压配电网的等效谐波模型,并根据所建立的谐波模型分析了发生谐波谐振放大的原因,提出了解决谐波谐振放大问题的治理方案并进行了验算;最后,对海上风电场并网引起的谐波谐振放大问题的机理和治理原理进行了总结.     

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。     

大规模风电场并网暂态保护技术综述

大规模风电场并网会出现频率偏移、弱馈性和高谐波等暂态稳定问题，对系统的安全运行造成影响。因此，很有必要研究大规模风电场并网暂态保护技术。对大规模风电场的并网技术和暂态保护技术进行了全面评述，分析了每种并网技术的拓扑结构，对比了基于双馈异步风力发电机、直驱永磁同步发电机、传统同步电源系统3种发电系统的故障特性，同时阐述了陆上风电场和海上风电场暂态量保护的研究现状，最后对未来大规模风电场的暂态保护的发展提出了展望，可为未来风电场并网的研究提供参考。     

海上风电场数字化发展设想

分析了海上风电发展的现状、组成和特点,针对中国传统风电开发存在的问题和海上风电发展的实际情况,提出以控制决策智能化、监控系统一体化、数据信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本特征的数字化海上风电场概念。根据技术成熟程度和数字化、智能化水平提出数字化海上风电场的5个发展阶段,深入研究分析了各阶段的技术特点。最后,给出了完整的数字化海上风电场技术实现方案,并指出数字化海上风电场未来的发展方向。