风电并网及运行技术

序

前言

第一章 风力发电现状与规划

第一节 风力发电现状

第二节 风力发电规划

第二章 风电并网

第一节 风电接入电网分析

第二节 风电并网继电保护配置

第三节 风电机组特性测试及风电场并网检测

第三章 风电建模及仿真分析

第一节 风电机组的数学模型

第二节 风电场扰动试验及风电机组模型参数辨识

第三节 大规模风电接入后电网安全稳定分析

第四节 风电接入后提高电网电压稳定水平的控制措施

第四章 风电调度运行

第一节 风电功率预测

第二节 风电调度与优化技术

第三节 风电运行特性研究

第四节 风电运行异常情况分析

第五章 风电运行控制技术展望

第一节 风电机组控制技术

第二节 风电场无功补偿技术

第三节 风光储联合发电技术

第四节 光伏、储能物理数字混合仿真

第五节 轻型高压直流输电技术在风电送出中的应用

附录 目前执行的风电相关文件和标准

参考文献

为满足风电并网及运行技术的推广与应用，华北电力科学研究院有限公司充分发挥其风电并网的工作经验，仔细分析风电并网及运行技术特点，组织众多专家编写本书。本书紧密结合现场实际、全面系统、实用性强，对提高技术人员对风电并网及运行技术的认知具有重要意义。

　　本书共分五章，包括：风力发电现状与规划、风电并网、风电建模及仿真分析、风电运行、风电运行控制新技术。
　　本书主要适用于直接从事风电并网的技术人员和生产管理人员，也可供相关专业及管理人员参考使用。

近年来风电迅速发展，与常规水电、火电相比，风电机组运行存在以下两个特点：
　　1、无功调节能力不强，如恒速恒频异步风机（简称“常规异步风机”）在任何运行方式下均不能向系统提供动态无功支撑，仅能通过电容器投切，调整其等效功率因数接近1.0；变速恒频双馈异步风机（简称“双馈风机”）能提供一定动态无功支持，但通常采用恒定无功控制方式，其无功调节能力有限（国网励磁相关标准明确规定，常规火电机组必须运行在恒定定子电压控制，禁止恒定无功控制方式）。

　　2、有功出力随风速变化而随机波动。一方面，风电场有功波动引起沿线无功损耗变化，导致系统电压波动，且难以控制；另一方面，其潮流波动对同一送电通道上的常规火电机组而言，相当于扰动源，可能引发低频振荡。

　　目前在一般情况下，风电机组的低电压穿越功能模块大都没有投入，且风电机组的电力电子设备所设置的保护门槛比较灵敏，在电网发生扰动时可能由于非线性保护动作而导致风机自动脱网。若出现大容量风机脱网，引起系统过电压，可能导致常规火电机组深度进相，甚至导致励磁系统低励限制动作，控制切换为恒定无功控制，一些AVR的PSS功能被屏蔽，系统静态、动态稳定水平显著降低，可能引起系统振荡事故。

　　因此，大规模风电接入后，将导致电网运行特性发生变化，引起电网规划、设计、生产、运行等部门的广泛关注。
　　本书从风电运行调研及发展规划、风电仿真、大规模风电接入后电网安全稳定研究、风电并网运行管理等方面，开展电网风电并网运行研究。主要技术创新点如下：

　　(1) 国内首次建立了包括DIGSILENT、
PSS/E、BPA和PSASP等程序的综合风电仿真分析平台，用于进行不同类型风机特性仿真和风电接入后电网稳定性研究，形成具有自主知识产权的发明专利《一种发电机低电压保持并网的测量方法和系统》；

　　(2)
在风电场调研的基础上，通过计算分析、比较论证，选择确定华北电网风电小扰动及短路试验方案，成功进行了现场工业试验，形成风电参数测试试验方法；

　　(3)
国内首次根据现场实测数据，用风电仿真分析平台进行对比仿真分析，提出华北电网双馈风机关键模型参数及保护特性参数，为更准确开展电网稳定计算分析和采取措施提供了技术保证，其中由试验得到的不同厂家风电机组低电压穿越特性为《华北电网风电接入系统技术规定》修编提供技术依据；

　　(4)
华北首次用风电实测模型参数及保护特性参数开展风、火电混合远距离送电及大规模风电接入后地区电网稳定性研究，得到稳定控制极限和严重故障安全自动装置策略，用于指导电网规划建设、生产运行。