风力发电场并网评估

风力发电场并网评估

欧效超

贵州水利水电职业技术学院  贵州省贵阳市  551416

摘要：随着能源是整个世界发展和经济增长的最基本驱动力，是人类赖以生存和发展的基础，在人类发展的历史长河中，能源消费结构一直以来是以石油、天然气、煤炭等作为常规能源为主，但是这些常规能源储存量是非常有限的，经济越是增长对能源的需求的越多，时不时出现了能源的危机。出现能源危机的同时大量消耗常规能源还会给人类带来严重的环境污染问题、气候变暖温室效应等。

关键词：风电场有功功率；风电场无功功率评价；低电压电穿越能力评价；风电场频率评价；运行适应性评价；电能质量评价

引言：进入21世纪以来，加快发展清洁能源已成为世界各国推动能源转型发展应对全球气候变化的普遍共识和一致行动。风能作为一种清洁的可再生能源，其蕴藏量十分巨大，全球的风能量约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。我国幅员辽阔，海岸线长、风资源比较丰富，可开发利用的风能储量约为10亿KW。我国正在大力度实施节能减排战略，推动能源转型，新能源发电装机容量迅猛发展，目前已成为世界上新能源发电装机容量最大的国家，给电力行业发展创造了无限生机，然而伴随而来的是大规模新能源电力并网给现代电力系统带来了诸多新的问题，如大规模新能源电力远距离输送问题，大量风电、光伏发电限电问题及新能源并网的稳定性问题等。

    风电场电力并网要进过标准符合性评价，满足相关要求才能介入电网运行。依据《风电场接入电力系统技术规定》（GB/T19963—2011）、《风电场并网性能评价方法》（NB/T31078—2016）认证机构对风电场并网特性开展评价，主要评价项目有:风电场有功功率评价、无功功率评价、低电压穿越能力评价、风电场运行适应性评价、风电场运行频率评价、风电场电能质量评价。

一、风电场有功功率评价

1、风电机组有功功率控制能力。根据风电机组功率控制检测报告，计算风电场内各个型号风力发电机组有功功率设定值来控制最大偏差和响应时间，下面是具体指标的要求：

（1）风力发电机机组有功功率设定值控制允许最大偏差不超过风电机组的额定功率PN的5%。

（2）当风电场有功功率在达到总额定功率的20%以上时，场内所有运行机组应能够实现有功的功率连续平滑调节，并能够参与系统有功功率控制。

（3）风电场应能够接收自动执行电力系统电力系统调度机构下达的有功功率及有功功率的变化的控制指令，并能与电力系统调度机构下达的给定值相一致。

（4）正常情况下有功功率的变化。根据风电场并网检测报告，查看风电场10min和1min有功功率变化的最大值，判定风电场正常运行情况下的有功功率变化控制能否符合《风电场接入电力系统技术规定》。

      正常运行情况下风电场有功功率变化最大限值

（5）设定值变化量低于0.2PN时，响应时间不超10S，达到0.8PN时响应时间不超过30S。

2、风电场的有功功率控制能力。

（1）风电场有功功率设定值控制在允许最大偏差不超过风电场装机容量的3%。

（2）风电场有功功率控制响应时间不超过120S。

（3）有功功率控制超调量σ，不超过风电场装机容量的10%。

二、风电场的无功功率评价

    风电场的无功电源包括风电机组和无功补偿装置，可以采用分组投切的电容器或者电抗器，必要时可以采用连续调节的动态无功补偿装置。风电场的无功容量应按照分层和分区基本平衡的原则进行配置，并同时满足检修备用要求。

风电场无功功率评价，主要包括风电机组功率因素调节能力，风电场无功容量配置和风电场无功功率调节能力三个方面的评价。评价风电机组功率因素调节能力，要依据风电机组功率控制检测报告，查看风电机组功率运行范围，判断风电机组功率因素调节能力是否符合《风电场接入系统技术规定》（GB/T 19963—2011）的要求。评价风电场无功容量配置，需要根据风电场无功电场并网检测报告，查看风电场配置的无功装置类型及其容量范围是否符合风电场无功接入审查意见的要求。评价风电场无功调节能力，需要根据风电场电网检测报告，计算风电场电压指令控制期间无功功率的调节速度，判断方法与风电机组有功功率设定值控制响应时间的判定方法相同，要注意的是风电场无功功率调节的稳态控制响应时间不能超过30S。

三、风电场低电压能力的穿越能力宜通过仿真手段评价。评价方法依据《风电场低电压穿越建模及试验方法》，（NB/T 31053—2014）。

四、运行适应性评价

（1）电压偏差、闪变、谐波和频率适应性。

根据风电场机组电网适应性检测报告，查看风电机组的电压偏差、闪变、频率及谐波大小是否符合《风电场接入电力系统技术规定》、（GB/T 19963—2011）的要求。

（2）三相电压不平衡度适应性

如果风电机组电压不平衡度为2%时，机组的三相电流不平衡度小于或等于3%，并且机组三相电压不平衡度为4%时，三相电流不平衡度小于或等于5%，则风电场三相电压不平衡适应满足国家并网技术要求。

五、风电场运行频率评价

风电场在不同电力系统频率范围内的运行规定要满足以下要求：

低于49HZ根据风电场风电机组允许的最低频率而定；49HZ~49.5HZ,每次频率低于49.5HZ时要求至少运行10分钟；在49.5~50.2HZ可以连续运行；50.2~51HZ每次频率高于50.2HZ时，要求风电场至少具有运行5分钟的能力，并执行电力系统调度机构下达的降压出力或高频率切机策略，不允许停机状态的风机组并网。

六、电能质量评价

（1）电压偏差。风电场并网点电压正、负偏差绝对值之和不超过额定电压不超过额定电压的10%，正常运行方式下，其电压偏差应在额定值电压的-3%~+7%范围内。

（2）闪变。检查风电场在其所接入公共连接点引起长时间闪变值是否能够负荷《电能质量电压波动和闪变》（GB/T12326—2008）要求。

（3）谐波。检查风电场机组向电网系统投入的各次谐波是否符合《电能质量   公用电网谐波》（GB/T 14549—1993）要求。

（4）监测与治理。风电场应配置电能质量监测设备，能够实时监测风电场电能质量指标是否满足要求；若不满足要求，风电场需安装一定的电能质量的治理设备，以确保风电场合格的电能质量。

结语：综上所述，只有满足了上述的六个基本要求，风电场发电机组才能进行并入电力系统电网运行，在运行时才能体现出系统电网的安全性、优质性、廉价性高效性能，才能真正起到解决能源危机、全球气候变暖、环境污染等问题。

参考文献：

[1]李庆，张金平，陈子瑜，秦世耀编著.新能源发电并网评价及认证.中国电力出版社出版,2019年9月。

[2]王曼，杨素琴编，吴在军主审， 新能源发电与并网技术，中国电力出版社，2017年9月。

[3]黄素逸，龙妍，林一歆编著，新能源发电技术，中国电力出版社，2017年10月。

[4]凌禹主编，双馈风力发电系统的建、模仿真与控制，机械工业出版社，2017年10月。