电能质量体系评价(4)

2019-08-17 13:31

动或风速扰动条件下停机,或各种原因导致大面积脱网,如风速达到切除风速等,会引起系统频率越限。

2)集群风电谐波问题:集群风电谐波问题较为突出,主要是5、7次等高次特征谐波。对于风电机组而言,谐波电流的真正来源是风电机组中的电力电子元件。 定速机组由于没有电力电子设备,机组在连续运行中基本没有谐波产生, 当机组进行投入操作时,软并网状还处于工作状态,将有谐波电流产生,但由于投入过程较短,谐波注入可以忽略。变速风电机组采用了电力电子设备。其中,双馈式异步式风电机组的发电机定子直接馈入电网,而发电机转子通过经直流环节连接的两个变流器馈入电网。永磁直驱同步风力发电机组所发电力则通过背靠背全功率变频器直接馈入电网,该背靠背全功率变频器由发电机侧变流器、直流环节和电网变流器组成。不论是哪种类型的变速风电机组,机组投入运行后变频器都将始终处于工作状态。因此变速风电机组的并网运行会引起谐波注入问题。 3)集群风电电压问题:主要是功率波动引起电网电压波动,在甘肃河西电网问题突出。 风电场风速扰动引起风电功率的波动将导致电网电压的波动, 特别是阵风和渐变风的影响明显。波动的幅度不但与风电功率大小有关,而且与风电 场分布和电网特性等有关。初步的分析测试表明,并网点上电压波动和闪变在允许范围内,不对称度在正常运行时也很小。 风电发生大规模脱网事故时由于无功补偿装置调节不及时导致电压升高。风电场直接接入输电系统,当地无负荷,不会影响用户的电压质量。 (2)集群风电电能质量特点

1)现在大规模集群风电场一般占当地电力系统的装机容量比例比较大,可以看作是电力系统的主力电源之一,且大部都集中接入输电网,而我国电能质量的

国家标准都是针对给电力用户供电的电源点且电压等级在110 kV及以下。 从前面的实测例子可以看出,风电场并网点(PCC)的电能质量限值要结合电网参数换算,而不是直接比对,所以参照执行的差别较大。

2)大规模集群风电场及接入电网点附近,没有电力用户,没有消费,电能直接送入输电网,可以看成是电能的初级产品,输入电网后,还要经过电网的进一步升压、与水火电等打捆传输、变压、滤波,这个过程可以看作是电能的进一步加工,这突显了电网功能随着大规模可再生能源的开发和智能电网建设而强化。通过电网的加工处理,只要最终供给用户的电能质量合格,不影响电网安全、经济,风电场的电能即可满足要求。所以风电场电能质量问题, 主要是要适应智能电网灵活接纳的要求,其次是参照满足供电电能质量要求。

3)风电场电能质量要参照满足供电电能质量要求,还面临电能质量考核标准的完善化,如区分风电场接入的电压等级、容量,接入变电站有无当地负荷以及负荷类型等;风电场并网点的电能质量指标与风电场内各机组电能质量指标之间的关系,如能否直接给出单个风电机组的电能质量限值;有了单个风电机组的电能质量报告后,如何直接推导并网点的电压波动和闪变、电流电压谐波等;超高压一般用电容式电压互感器,如何测量或得到超高压并网点的电压谐波等。如果可以用风电机组出厂的电能质量报告计算和评估并网点的电能质量是否合格,则可以避免在高压 PCC点测量电能质量,大幅度提高效率,因为现场测试要等风速达到测试要求,往往要耗费大量人力物力。

4)千万千瓦级风电基地的集群开发模式,在发生任何扰动或故障时,由于风电机组的抗扰动能力相对较弱,集群特性有可能要放大这种影响,所以电网运行及电能质量、特别是谐波、电压波动和闪变面临很大挑战。如酒泉千万千瓦级风

电基地来说, 3×200 MW 风电场并网点在330 kV升压变高压侧, 而集中接入点在750 kV主网变电站330 kV侧,在此 330 kV 母线接入的风电装机容量超过 3 500 MW,还将继续增加,而对这一点的电能质量没有测量,也没有标准。单个200 MW风电场谐波、电压波动和闪变不超标,如果很多个风电场的影响叠加, 由于风速波动的影响, 加之处于新疆-西北联网通道,输电线路长,常规电源弱,还有高铁影响,谐波、电压波动和闪变有多严重,如何测量和评估需要进一步研究。

(3) 我国风电有关电能质量标准化工作

伴随着智能电网的快速发展,越来越多的风电、光伏等新能源、分布式能源、微电网等相关技术得到广泛应用。由于新能源间歇发电的特点比较明显,各地能源性质及条件差异较大,如何从横向上将相关标准统一,且能满足不同性质能源合理规范地接入,是今后标准制定工作需要突破的难点。

另外,从纵向看,建设坚强智能电网,满足新能源的灵活接入,需要特高压、超高压等各个等级的输配用电环节都有完善健全的标准覆盖。至今由国内标准化技术委员会及相关行业标委会组织制定的电能质量方面主要标准有如下几个方面[16]。

1) 2) 3) 4)

电能质量指标国家标准八项:

①供电电压偏差 (GB/T 12325-2008) ; ②电压波动和闪变 (GB/T 12326-2008); ③公用电网谐波(GB/T 14549-1993)(正在修订);

5) 6)

④三相电压不平衡(GB/T 15543- 2008); ⑤电力系统频率偏差(GB/T 15945-2008) ;

⑥暂时过电压和瞬态过电压(GB/T 18481-2001); ⑦公用电网间谐波(GB/T 24337-2009); ⑧电能质量电压暂降与短时中断(正在制定中)。

2)测量国家标准 1 项:电能质量监测设备通用要求(GB/T 19862—2005)。

3)设备国家标准 1 项:半导体变流器与供电系统的兼容及干扰防护导则 (GB/T 10236—2006) 。

4)新能源接入的国家标准 4 项:

①地热电站接入电力系统技术规定(GB/T 19962—2005); ②风电场接入电力系统技术规定( GB/T 19963—2011) ; ③光伏发电站接入电力系统技术规定(GB/Z 19963—2005); ④分布式电源接入配电网技术标准(2012 年国家标准计划)。 5)新能源设备电能质量国家标准1项: GB/T 20320-2006 风力发电机组电能质量评估和测量方法。

6)治理设备(装置)国家标准 4 项:

①静止型无功功率补偿装置(SVC)现场试验(GB/T 20297—2006) ; ②静止型无功功率补偿装置 (SVC)功能特性(GB/T 20298—2006); ③输配电系统静止无功补偿器用晶闸管阀的试验(GB/T 20995—2007);④高压滤波装置设计与应用导则 (GB/T 26868—2011)。 7)

治理设备(装置)新能源相关行业标准比较多:

①高压静止无功补偿装置( DL/T 1010.1~10100.5—2006); ②电能质量测试分析仪检定规程(DL/T 1028—2006); ③电能质量技术监督规程(DL/T 1053—2007); ④电力系统电能质量技术管理规定(报批稿); ⑤电能质量术语(报批稿);

⑥电能质量检测装置运行规程(报批稿); ⑦电能质量检测装置技术规程(报批稿); ⑧低压有源电力滤波装置(报批稿); ⑨电能质量评估技术监督导则(制订中);

⑩35~220 kV变电站无功补偿设计技术规定(DL/T 5242—2010)等。 国家能源局 NB 系列 3 项:①大型风电场并网设计技术规范;②风电场电能质量测试方法;③风力发电机组电网适应性测试规程。

8)

国家电网公司有关标准(企业标准):

①已经发布标准。Q/GDW 392-2009 风电场接入电网技术规定;Q/GDW 432-2010 风电调度运行管理规范; Q/GDW 630—2011 风电场功率调节能力和电能质量测试规程; 风电并网运行控制技术规定;风电功率预测系统功能规范;风电场调度运行信息交换规范。

②正在制订标准。风电场无功配置及电压控制技术规定;并网风电场继电保护配置及整定技术规范。

③有关规定。风电场接入系统设计内容深度规定;办理新建发电机组进入商业运营工作规定;防止风电大规模脱网重点措施;国家电网公司十八项电网重大反事故措施(修订版)。


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