武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院 李世春 鄧長虹
?
風(fēng)電頻率輔助控制的發(fā)展需求及意義
武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院李世春鄧長虹
【摘要】闡述了風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀,分析了高風(fēng)電滲透率條件下電力系統(tǒng)存在頻率安全穩(wěn)定運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)此,介紹了國內(nèi)外對(duì)風(fēng)電參與有功-頻率調(diào)節(jié)的研究現(xiàn)狀和電網(wǎng)運(yùn)行導(dǎo)則。最后提出了關(guān)于該問題的未來研究方向和具體技術(shù)問題。
【關(guān)鍵詞】風(fēng)電;滲透率;電力系統(tǒng);有功-頻率特性;風(fēng)電頻率輔助控制
風(fēng)電作為最主要綠色、可再生能源,是應(yīng)對(duì)全球能源危機(jī)、環(huán)境惡化等問題的有效手段和方式,近年來也取得了迅猛發(fā)展。據(jù)世界風(fēng)能協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),截止2014年底,全球和中國風(fēng)電裝機(jī)容量分別達(dá)3.69億千瓦和1.146億千瓦,較2013年底同比增長16%和25.37%,在我國和全球范圍內(nèi),風(fēng)電均呈現(xiàn)出大規(guī)模、高增速的發(fā)展態(tài)勢(shì)[1]。隨著風(fēng)電持續(xù)快速增長、并網(wǎng)滲透率不斷提高,電力系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)正發(fā)生著變化,傳統(tǒng)火、水電雖依然占據(jù)主導(dǎo),但風(fēng)電也逐步替代越來越多常規(guī)電源在電力系統(tǒng)中占據(jù)更加重要的地位,并對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生愈加突出的影響[2]。其中,有功-頻率安全穩(wěn)定問題首當(dāng)其沖。現(xiàn)階段,我國具有大容量機(jī)組、大規(guī)模風(fēng)電基地經(jīng)特高壓輸電通道送電的運(yùn)行模式,這使得大機(jī)組、重要聯(lián)絡(luò)線發(fā)生故障,并引發(fā)系統(tǒng)大功率缺額條件下頻率事故的安全隱患增加。目前,我國大部分風(fēng)電場(chǎng)仍按最大功率跟蹤方式運(yùn)行,不具備有功調(diào)頻能力,這無疑將加重頻率事故的嚴(yán)重程度。對(duì)此,在GB/T 19963-2011《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》中,也對(duì)其有功-頻率調(diào)節(jié)能力提出了要求:應(yīng)具備參與電力系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)峰和備用的能力;應(yīng)配置有功功率控制系統(tǒng);當(dāng)總出力大于20%額定容量時(shí),應(yīng)具有有功功率連續(xù)平滑調(diào)節(jié)能力;應(yīng)能夠自動(dòng)執(zhí)行調(diào)度下達(dá)有功功率控制指令[3]。在含高風(fēng)電滲透率或局部高滲透率的歐洲及北美地區(qū),電力系統(tǒng)頻率事故產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)頻率安全問題更加突出,對(duì)關(guān)于風(fēng)電參與有功-頻率調(diào)節(jié)及電力系統(tǒng)頻率特性問題早已引起了廣泛關(guān)注,并開展了大量的理論研究,制定了詳細(xì)的電網(wǎng)導(dǎo)則[4-5],在相關(guān)課題及電力系統(tǒng)工程實(shí)際中走在前沿[6]。
針對(duì)風(fēng)電滲透率不斷提高、電力系統(tǒng)引發(fā)頻率安全事故概率增加的不利形勢(shì),應(yīng)用風(fēng)電頻率輔助控制技術(shù)解決頻率安全問題是未來電力系統(tǒng)發(fā)展的必然需求, 含風(fēng)電頻率輔助控制服務(wù)的動(dòng)態(tài)頻率特性研究也將是電力系統(tǒng)所要面臨的新課題。同時(shí),在GB/T 19963-2011中,也早就規(guī)定風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)具有類似同步發(fā)電機(jī)的有功/頻率調(diào)節(jié)特性,風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)模持續(xù)增加必將推進(jìn)該技術(shù)規(guī)定的實(shí)施。鑒于此,圍繞含風(fēng)電的電力系統(tǒng)頻率特性問題,開展風(fēng)電虛擬慣性控制方法研究、風(fēng)電一次調(diào)頻輔助控制方法研究、電力系統(tǒng)頻率安全穩(wěn)定與風(fēng)電滲透率計(jì)算、含風(fēng)電頻率輔助控制的電力系統(tǒng)頻率響應(yīng)等值模型構(gòu)建與參數(shù)識(shí)別等研究工作,可對(duì)未來含風(fēng)電電力系統(tǒng)頻率問題研究奠定基礎(chǔ),并提供相關(guān)理論依據(jù)和
技術(shù)支撐,具有研究前瞻性。
參考文獻(xiàn)
[1]Global Wind Report 2014.[R/OL].[2015].http:// www.gwec.net/wp-content/uploads/2015/03/GWEC_Gl obal_Wind_2014_Report_LR.pdf.
[2]中電聯(lián)規(guī)劃與統(tǒng)計(jì)信息部.全國并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)容量首次突破1億千瓦[EB/OL].[2015-3-20].http:// www.cec.org.cn/guihuayutongji/gongxufenxi/dianliyun xingjiankuang/2015-03-20/135494.
[3]GBT_19963-2011,風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定[s].
[4]EirGrid. EirGrid Code Ver5.0 (Wind Grid Code Only)[R/OL].[2013].http://www.eirgrid.com.
[5]Entso-e.Requirements for Grid Connection Applicable to all Generators-working draft[R/OL]. [2012]. https://www.entsoe.eu.
[6]SUN Yuanzhang,ZHANG Zhaosui, LI Guojie, et al.Review on frequency control of power systems with wind power penetration[C]//Proceedings of the 2010, HangZhou,China,1-8.
李世春(1984—),男,博士研究生,講師,主要研究方向:含新能源電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制。
作者簡介: