电力系统稳态_新能源技术ppt课件

2020 4 20 1 新能源发电及其对电网的影响 徐青山xuqingshan 目录Outline 第五部分风电研究新动向FifthpartNewtrendsofwindpowerresearches 第一部分国内外新能源利用方式的对比FirstpartComparisonofthemethodsfordevelopingnewenergyresourcesathomeandabroad 第二部分国内外风电发展状况SecondpartWindpowerdevelopmentsituationathomeandabroad 第三部分风力发电的特点ThirdpartCharacteristicsofwindpower 第四部分目前风电并网的研究情况FourthpartResearchsituationofwindpowerintegrationatpresent 第一部分国内外新能源利用方式的对比FirstpartComparisonofthemethodsfordevelopingnewenergyresourcesathomeandabroad 4 国内外新能源利用方式的对比Comparisonofthemethodsfordevelopingnewenergyresourcesathomeandabroad 我国风电场接入各电压等级装机容量比例图 2009 Proportionofinstalledcapacityintegratedbywindfarmtoeveryvoltagelevel 国内外新能源利用方式的对比Comparisonofthemethodsfordevelopingnewenergyresourcesathomeandabroad 2007年美国天然气发电占39 5 燃油发电占5 6 6 大规模开发风电 需要系统配置足够的调峰电源Fordevelopingwindpowerinlarge scale enoughpowerforpeakloadisneeded 国内外新能源利用方式的对比Comparisonofthemethodsfordevelopingnewenergyresourcesathomeandabroad 2008年德国燃气 燃油和抽水蓄能约占总装机容量的25 其他可调峰电源8 德国快速调节电源约占25 7 大规模开发风电 需要系统配置足够的调峰电源Fordevelopingwindpowerinlarge scale enoughpowerforpeakloadisneeded 国内外新能源利用方式的对比Comparisonofthemethodsfordevelopingnewenergyresourcesathomeandabroad 第二部分国内外风电发展状况SecondpartWindpowerdevelopmentsituationathomeandabroad 中国的风电装机容量China swindpowerinstalledcapacity 数据来源 中国电力企业联合会 WWEA WorldWindEnergyAssociation 国内外风电发展状况 Windpowerdevelopmentsituationsathomeandabroad 世界和中国风电发展速度ThepaceofthedevelopmentofwindelectricityinChinaandtheworld 国内外风电发展状况 Windpowerdevelopmentsituationsathomeandabroad 11 Situationofnewenergydevelopmentintheworld 风力发电正朝着大型化 规模化的方向发展Windpowerismovinginthedirectiontowardslarge scale 世界风电装备技术发展趋势 来源 德国风能研究所DEWI 全球新能源发展形势 Repower5M双馈感应电机变速风电机组Repower5MDoublyFedInductionGenerator其叶片直径126米 机舱重量400吨 轮毂高度100 120米 Basicprincipleanddevelopmentofwindpowergenerationtechnology 风力发电技术的基本原理及其发展 Tibet西藏 Northwestpowergrid西北电网 CentralChinapowergrid华中电网 Taiwan台湾 SouthChinapowergrid南方电网 七个千万千瓦风电基地 NorthChinapowergrid华北电网 EastChinapowergrid华东电网 Northeastpowergrid东北电网 Seven10MillionKilowattsofWindPowerBase 国内外风电发展状况 Windpowerdevelopmentsituationsathomeandabroad 七个千万千瓦基地的开发目标 2020年为1 4亿千瓦 规划内容简介 沿海地区风电场发展规划Introductionofdevelopmentplan developmentprogramofwindpowerplantincoastalareas 风电场现状 2008年 风电场规划 与电网之间的位置对应关系 潮间带 盐城北 连云港 盐城东 射阳 东台 大丰 盐城南南通北 东台 如东 第三部分风力发电的特点ThirdpartCharacteristicsofwindpower 风力发电的特点 Characteristicsofwindpower 电力系统调频调节Powersystemfrequencycontrol 风力发电的特点 Characteristicsofwindpower 风速 风向的随机变化 风速日变化 风向日变化 风的特性 风力发电的特点 Characteristicsofwindpower 2008年宁夏 2010年西北地区 Characteristicsofseasonalchangeofwindpower monthlymeanvalue 西北地区 春季风大 夏季风小 为了平衡风电出力波动 需对电网发电计划进行调整 夏季水电多调峰能力强 而冬季水电少调峰能力弱 在冬季或春季风电水平高时对调度的压力大 风电季节性变化特点 月平均值 2010年西北地区Northwestchinain2010风电注入增大了等效负荷峰谷差情况的概率为60 风电注入降低了等效负荷峰谷差情况的概率为40 风电接入电网给系统调度运行带来了压力 江苏风电场的反调峰效应 风力发电的特点 Characteristicsofwindpower 小出力 低于总装机容量的5 的概率接近25 大出力 超过总装机容量的95 的概率接近4 甘肃风电出力概率分布ProbabilitydistributionofwindfarmoutputofGansu 风力发电的特点 Characteristicsofwindpower 22 2020 4 20 第四部分目前风电并网的研究情况FourthpartResearchsituationofwindpowerintegrationatpresent Researchsituationofwindpowerintegrationatpresent 目前风电并网的研究情况 基于感应发电机的风电机组不具备无功调节能力 风电机组在连续运行时吸收大量的无功 造成电压稳定性降低 基于双馈感应发电机的风电机组具备无功调节能力 可以通过PWM变频器控制系统吸收或发出无功功率 目前风电并网的研究情况 Researchsituationofwindpowerintegrationatpresent 东北 西北 南方 西藏 哈密 酒泉 吉林 江苏 河北 蒙西 蒙东 三华 受端电网 辽宁 RequirementsoftheLarge scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork 风电规模化发展对电网的要求 仿真工具SimulationTools电力系统暂态混合仿真程序DIgSILENT PowerFactory电力系统分析综合程序PSASP电力系统分析软件工具PSD BPA电力系统电磁暂态仿真软件PSCAD EMTDC多区域可靠性分析软件MARS 大型风电并网仿真分析程序Simulationprogramoflarge scalegrid connectedwindpowersystem 风电规模化发展对电网的要求 RequirementsoftheLarge scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork 变速风电机组由于变频器对电网故障很敏感 电网轻微故障会引起机组切除风电机组没有低电压穿越功能 当风电装机更大时 电网频率会有问题 风电规模化发展对电网的要求 RequirementsoftheLarge scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork 风电装机比例较低时 Whenthewindpower scapacityproportionislow 可以允许风电场在电网发生故障及扰动时切除 不会引起严重后果 风电装机比例较高时 Whenthewindpower scapacityproportionishigh 高风速期间 由于输电网故障引起的大量风电切除会导致系统潮流的大幅变化甚至可能引起大面积的停电 而带来频率的稳定问题 当风电装机增大时 百万千瓦 千万千瓦风电基地 低电压穿越能力是必需的 德国的例子 风电规模化发展对电网的要求 RequirementsoftheLarge scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork 加强大规模风电并网调度运行技术的研究 例如 Tostrengthenthestudyofdispatchingoperationtechnologywiththeintegrationoflarge scalewindpower forexample 风力发电调度模式研究风电调度运行支撑系统研发风力发电优化调度系统研发区域风电协调调度控制系统研发风电功率预测系统的研发 RequirementsoftheLarge scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork 风电规模化发展对电网的要求 实测曲线 以风电功率预测系统的研发为例 Takethedevelopmentofwindpowerforecastingsystemforexample 风电规模化发展对电网的要求 RequirementsoftheLarge scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork 国内外投入运行的风电功率预测系统Windpowerforecastingsysteminoperationathomeandabroad 风电规模化发展对电网的要求 RequirementsoftheLarge scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork 风电功率预测方法Windpowerforecastingmethods RequirementsoftheLarge scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork 风电规模化发展对电网的要求 33 预测时间尺度 0 48小时 时间分辨率 15分钟主要用于 合理安排常规机组发电计划 解决电网调峰问题 预测时间尺度 0 4小时 15分钟滚动预测 时间分辨率 15分钟主要用于 实时调度 解决电网调频问题 短期预测Short termprediction 超短期预测Supershort termprediction 间歇性可再生能源并网技术解决措施Solvingmeasuresofintermittentrenewableenergygrid connectedtechnology 风电功率预测技术Windpowerforecastingtechnology 风电功率预测原理Windpowerforecastingprinciple 物理方法微观气象学模型CFD模型 统计方法人工神经网络支持向量机 风电规模化发展对电网的要求 RequirementsoftheLarge scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork 风电发展较快的几个国家并网导则中都有较为完善的风电场并网技术规定丹麦 Technicalregulationforthepropertiesandtheregulationofwindturbines 2004 05德国 GridCode Highandextrahighvoltage E onNetzGmbH Bayreuth Germany 1 April2006美国 AWEAGridCode 2004 05爱尔兰 WindFarmPowerStationGridCodeProvisions苏格兰 GuidanceNotefortheconnectionofwindfarms Gridcode 风电规模化发展对电网的要求 RequirementsoftheLarge scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork 一般都对以下几个方面提出了要求 有功功率及其控制要求无功功率容量范围及电压控制要求低电压穿越能力要求风电机组的电压 频率正常运行范围SCADA系统与通信信号风电场电能质量指标风电场的测试要求风电模型及参数要求 RequirementsoftheLarge scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork 风电规模化发展对电网的要求 低电压穿越能力LVRTcapability Voltagedipcausedbygridfault WTmustnottrip WTmaytrip 风电规模化发展对电网的要求 RequirementsoftheLarge scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork 223MW 232kV 234kV 38Mvar电容器组 55MW 230kV 潮流方向 25MW 故障前 故障后 0MW 244kV 251kV 38Mvar电容器组 0MW 236kV 定速机组 电压明显升高 潮流大范围变化 40 发电系统 输电系统 配用电系统 建设百万千瓦和千万千瓦级风电基地 风电难以预测 不可控制 不可调度 给电网调峰调频带来新的挑战 输电通道有效利用 电力消纳等规划问题 远距离传输的电压无功控制和系统稳定问题 海上风电的输变电技术问题 改变原有放射状的供电结构 电压调节 潮流控制 电能质量等问题 对现有配网自动化方案提出挑战 G RequirementsoftheLarge scalewindpowerdevelopmenttopowernetwork 风电规模化发展对电网的要求 41 发电系统 输电系统 配用电系统 电网友好型发电技术 风电检测认证标准和体系 大规模风电输电规划 柔性直流输电技术 输电安全稳定支撑技术 海上输变电关键技术 分布式风电接入配网评估和规划技术 分布式风电运行控制技术 需求侧响应 调度技术 调度技术 大型风电基地资源分布及运行特性 风电功率预测技术 风电调度运行技术 基础平台 试验平台 支撑 支撑 间歇性可再生能源并网技术解决措施Solvingmeasuresofintermittentrenewableenergygrid connectedtechnology 第五部分风电研究新动向FifthpartNewtrendsofwindpowerresearch 43 提纲 Introduction简介ExamplesofWindCurtailment弃风案例Generatorinterconnection并网Contractual协议Bid basedcurtailment招标法弃风Dailyoperatinglimits日常运行限制Bytypeofwindtechnology依据风电技术类型Amountofavailablereserves备用电源量Compensation补偿CurtailmentData弃风数据Conclusions结论 Outline 44 Introduction Windpowerdevelopmenthasincreaseddramaticallyoverthelastdecade whiletransmissioninvestmentinmanyregionshasfailedtokeeppace Additionally windfacilityconstructiontimesaremuchshorterthanfortransmission 风电在过去的十年中发展非常迅猛 然而在很多地方输电投资却跟不上而且风电场建设所需时间远低于输电设施建设的时间 简介 45 2020 4 20 Windmayblowstrongeratnightwhenloadsarelow Thishasresultedinsituationswherewindenergyproductioncanattimesexceedtheelectricitysystem sabilitytooperatereliably Curtailmentofwindenergyhasincreasedasaresult 夜晚用电负荷低的时候 风资源却偏偏更好这导致 有些时候 风电会超出电力系统的接纳能力 危及电网的安全运行弃风成为无奈的选择 简介 Introduction 46 WhyImportantforChina Significantinternationalexperienceandexperimentationwithwindcurtailment Internationalexperiencecanprovideusefulexperiencefrombothsystemandgenerationperspective 重要的国际弃风经验和实验这些国际经验可以从发电端和电力系统两个方面提供有用的参考 对中国的重要意义 47 CurtailmentData Curtailmentdatacanbedifficulttoacquireasthereareseldomrequirementsinplaceforreportingit 缺少相关规定导致弃风数据难以获取 弃风数据 48 2020 4 20 Thetablebelowgivessomedataforvariousjurisdictions 下表给出不同地区的一些数据 弃风数据 CurtailmentData 49 2020 4 20 并网情况 ConditionofGeneratorInterconnection Examples E OnNetzandBPAE OnNetzinGermanyrequiredwind