電器與能效管理技術(shù)(2016No．9) ·分布式電源及并網(wǎng)技術(shù)·
國(guó)內(nèi)外風(fēng)電接入電力系統(tǒng)技術(shù)
Q
規(guī)范要求對(duì)比分析
Q
艾斯卡爾12，郭成3，王海龍1，李貽博3
[1．北京天誠(chéng)同創(chuàng)電氣有限公司，北京100176；
2．新能源電力系統(tǒng)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(華北電力大學(xué))，河北保定071003；
3．云南電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院，云南昆明 650217]
艾 斯 卡 爾
摘要：研究了國(guó)內(nèi)外風(fēng)電接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范最新的技術(shù)要求，包括有功功 (1976--)，男，高級(jí)
率控制與頻率響應(yīng)、無(wú)功功彰電壓控制、故障穿越、電網(wǎng)適應(yīng)性、電能質(zhì)量、風(fēng)電機(jī)組繼
工程師，主要從事
電保護(hù)、防孤島運(yùn)行、電氣模型和并網(wǎng)特性測(cè)試等。同時(shí)，以關(guān)鍵的風(fēng)電接入電力系統(tǒng)
新能源電網(wǎng)接人技
技術(shù)要求為重點(diǎn)對(duì)國(guó)內(nèi)外風(fēng)電接人電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范展開(kāi)了討論和對(duì)比分析，如有功 術(shù)的研容
功率控制、無(wú)功功率控制、低電壓穿越、高電壓穿越和頻率穿越等。對(duì)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商和
電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)有一定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：有功控制，t無(wú)功控制；低電壓穿越；高電壓穿越；頻率穿越
中圖分類(lèi)號(hào)：TM 614文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：2095-8188(2016)0943048-07
DOI：10．16628／j．cnki．2095-8188．2016．09．010
Comparative Analysis on the International Grid Codes to Wind Power
Integration
Aisikaerl”， GUO Chen93， WANG Hailon91，LI Yib03
(1．Beijing ETEHCWIN Electric Co．，Ltd．，Beijing 100176，China；
2．State Key Laboratory of Ahernate Electrical Power System with Renewable Energy，
North China Electric Power University，Baoding 071003，China；
3．Electric Power Research Institute，Yunnan Power Grid Co．，Kunming 650217，China)
Abstract：The main objective ofthis paperis to analyze thetechnical requirements inside the international gdd
codes dedicated to wind powerintegration．The technical requirements that have been investigated includie the active
power and frequencyresponse control，reactive power balance and voltage control，faultride through，grid compliance，
powerquality，protections，anti-islanding，modeling and testing forthe grid connection performance．At thesame time，
comparative analyses and discussions were made for the crucial technical requirements，such as active power control，
reactive power control，low voltage ride through，high voltage ride through and frequency fault ride through．The
contents of this paper provide reference forthe windpowerplant ownersand electricity network operators．
Key words：active powercontrol；reactive power control；low voltage ride through；high voltage ride
through；frequencyfault ride through
生綠色能源發(fā)電方式引起了有關(guān)各方的高度關(guān)
0 引 言
注。其中，風(fēng)電作為技術(shù)最成熟的一種綠色發(fā)電
最近，隨著能源和環(huán)境危機(jī)的日益突出，可再 方式，應(yīng)用規(guī)模不斷獲得新的突破。
郭成(1978一)，男，高級(jí)工程師，博士，主要從事電力系統(tǒng)電能質(zhì)量檢測(cè)與分析。
王海龍(1982一)，男，工程師，主要從事新能源并網(wǎng)技術(shù)的研究。
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過(guò)去，風(fēng)電機(jī)組單機(jī)和風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量相對(duì)
1 國(guó)內(nèi)外并網(wǎng)規(guī)程技術(shù)要求的研究
較小，或不存在百萬(wàn)千瓦級(jí)的風(fēng)電場(chǎng)群集中接入
電力系統(tǒng)的工程案例，因此電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的接人 世界各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)／風(fēng)電機(jī)組接入電網(wǎng)
并無(wú)技術(shù)性限制，風(fēng)電的接入或自動(dòng)解列不會(huì)對(duì) 的技術(shù)要求雖然在細(xì)節(jié)上各不相同，但可以概括
電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。 為以下9個(gè)方面。
目前，風(fēng)電裝機(jī)容量比例已達(dá)到很高水平，若 1．1有功功率控制與頻率響應(yīng)
電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電的接人不提出一些技術(shù)性要求則很難 風(fēng)電場(chǎng)／風(fēng)電機(jī)組要具備有功功率控制能力
保證整個(gè)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng) 以保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性，并防止輸電線路過(guò)載等
崩潰或帶來(lái)災(zāi)難性后果。因此，各國(guó)根據(jù)各自電 危及系統(tǒng)安全穩(wěn)定的情況。為此，各國(guó)根據(jù)自身
網(wǎng)實(shí)際情況對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的電力接人提出了各種技術(shù) 電網(wǎng)實(shí)際情況在風(fēng)電場(chǎng)／風(fēng)電機(jī)組有功功率控制
要求¨引。如GB／T 19963--2011舊1是中國(guó)目前唯 方面提出了如下幾項(xiàng)技術(shù)要求。
一的風(fēng)電接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)范，是由中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) (1)有功功率最大值控制要求。國(guó)內(nèi)外并網(wǎng)
化管理委員會(huì)委托中國(guó)電力科學(xué)研究院等單位編 規(guī)程都規(guī)定：風(fēng)電場(chǎng)輸出的實(shí)時(shí)有功功率上限應(yīng)與
制發(fā)布，適用于通過(guò)110(66)kV及以上電壓等級(jí) 電力系統(tǒng)調(diào)度機(jī)構(gòu)下達(dá)的給定值一致，但有功功率
線路與電力系統(tǒng)連接的風(fēng)電場(chǎng)。文獻(xiàn)[4]是由美 上限的控制精度和響應(yīng)速度要求因各國(guó)電網(wǎng)的不
國(guó)聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)發(fā)布的技術(shù)規(guī)范，規(guī)定了 同而不同。GB／T 19963--2011對(duì)有功控制精度和
大型風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)的技術(shù)要求。文獻(xiàn)[5]由德 響應(yīng)速度并無(wú)明確要求，但國(guó)外一般都要求：精度
國(guó)E．ON公司制定發(fā)布，適用于通過(guò)110 kV及以 誤差小于目標(biāo)值的1％，響應(yīng)速度不大于1
s。
上電壓等級(jí)接入電網(wǎng)的風(fēng)電場(chǎng)。文獻(xiàn)[6]由芬蘭 風(fēng)電場(chǎng)出力的上限控制有助于電力系統(tǒng)調(diào)度
電網(wǎng)公司制定，適用于通過(guò)110 kV及以上電壓等 機(jī)構(gòu)能夠合理安排整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電／輸電／用電計(jì)
級(jí)接人電網(wǎng)的10 MVA及以上規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)。文 劃以保證整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，也是避免送
獻(xiàn)[7]由英國(guó)輸電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)公司制定發(fā)布，規(guī)定了 出線路過(guò)載的技術(shù)手段之一。
通過(guò)132 kV及以上電壓等級(jí)接人電網(wǎng)的風(fēng)電場(chǎng) (2)有功功率變化率控制要求。國(guó)內(nèi)外并網(wǎng)
等發(fā)電單元的并網(wǎng)特性。文獻(xiàn)[8]由丹麥兩大電 規(guī)程都規(guī)定：在規(guī)定的有功功率輸出范圍之內(nèi)，風(fēng)
力公司Elkraft和Eltra共同頒布，規(guī)定了通過(guò) 電場(chǎng)應(yīng)根據(jù)調(diào)度機(jī)構(gòu)下達(dá)的控制指令來(lái)控制有功
100 kV及以上電壓等級(jí)接入電網(wǎng)的風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)特 功率變化率。如德國(guó)E．ON并網(wǎng)規(guī)程規(guī)定：風(fēng)電
性。文獻(xiàn)[9]由澳大利亞能源市場(chǎng)監(jiān)管委員會(huì)制 場(chǎng)應(yīng)具備在調(diào)度指令下減少有功功率的能力，控
定發(fā)布，詳細(xì)規(guī)定了各種發(fā)電單元接人電網(wǎng)的技 制速度要達(dá)到每秒1096額定功率而不應(yīng)引起風(fēng)
術(shù)要求。文獻(xiàn)[10]由愛(ài)爾蘭國(guó)家電網(wǎng)公司制定 電機(jī)組繼電保護(hù)動(dòng)作。有的國(guó)家按照風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)
發(fā)布，規(guī)定了各種發(fā)電單元接人輸配電系統(tǒng)的技 容量大小還規(guī)定了“1 min平均變化率”、“10 min
術(shù)要求。文獻(xiàn)[11]由加拿大Quebec電網(wǎng)公司制 平均變化率”等具體技術(shù)指標(biāo)。
定發(fā)布，包括了一些新的技術(shù)要求，如頻率穿越。 (3)功率預(yù)測(cè)要求。風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)配備功率預(yù)報(bào)
文獻(xiàn)[12—13]為南非并網(wǎng)規(guī)程，在故障穿越期間的 系統(tǒng)，且應(yīng)按照規(guī)定的要求(如15 min預(yù)報(bào)，l h預(yù)
無(wú)功控制要求方面較有特點(diǎn)。文獻(xiàn)[14]為約旦 報(bào)等)上報(bào)其發(fā)電計(jì)劃。雖然，風(fēng)能是一種不可預(yù)
并網(wǎng)規(guī)程，在高電壓穿越技術(shù)要求方面首次提出 知的不穩(wěn)定電源，但目前可根據(jù)歷史資料、氣象預(yù)
了針對(duì)操作過(guò)電壓的電網(wǎng)適應(yīng)性問(wèn)題。文獻(xiàn)[15一 報(bào)等數(shù)據(jù)把有功功率預(yù)報(bào)精度提高到75％一85％。
16]也嘗試對(duì)國(guó)際較為典型的風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)程進(jìn)行 (4)風(fēng)電場(chǎng)AGC要求。并網(wǎng)規(guī)程要求：風(fēng)電
對(duì)比分析，但內(nèi)容不夠全面。 場(chǎng)應(yīng)配備有功自動(dòng)控制(Automatic Generation
本文在研究上述國(guó)內(nèi)外風(fēng)電接入電力系統(tǒng)技 Control，AGC)系統(tǒng)，以使風(fēng)電場(chǎng)適應(yīng)電網(wǎng)頻率的變
術(shù)要求的基礎(chǔ)上，以關(guān)鍵的風(fēng)電接人電力系統(tǒng)技術(shù) 化。實(shí)際上，風(fēng)電場(chǎng)具備了AGC以后，可在有功功
要求為重點(diǎn)，并結(jié)合多年的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)國(guó)內(nèi)外風(fēng) 率最大值控制要求范圍內(nèi)，靈活控制風(fēng)電場(chǎng)輸出的
電接人電力系統(tǒng)技術(shù)要求展開(kāi)了討論和對(duì)比分析。 有功功率，可參與系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)，有助于改善電網(wǎng)
一49—電器與能效管理技術(shù)(2016No．9) ·分布式電源及并網(wǎng)技術(shù)·
的頻率穩(wěn)定性。 組具備負(fù)序電流控制能力，以此應(yīng)對(duì)負(fù)荷側(cè)的電
(5)有功功率平滑控制。很多并網(wǎng)規(guī)程對(duì)此 壓不平衡運(yùn)行。
并沒(méi)有提出明確的技術(shù)指標(biāo)，此項(xiàng)技術(shù)要求目前 (5)風(fēng)電場(chǎng)AVC功能要求。并網(wǎng)規(guī)程要求：
只是相關(guān)客戶(hù)評(píng)估風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)總體性能的衡量 風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)配備無(wú)功／電壓自動(dòng)控制系統(tǒng)(Automatic
因素之一。有的國(guó)家干脆通過(guò)風(fēng)電場(chǎng)層面的有功 Vohage／Var Control，AVC)，以使風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓
功率控制避免了針對(duì)風(fēng)電機(jī)組的此項(xiàng)技術(shù)門(mén)檻， 質(zhì)量符合并網(wǎng)規(guī)程要求。
如美國(guó)部分風(fēng)電場(chǎng)使用風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能設(shè)備應(yīng)對(duì)并網(wǎng) 實(shí)際上，風(fēng)電場(chǎng)具備了AVC功能以后，可在
規(guī)程有關(guān)有功控制方面的大多數(shù)技術(shù)要求，同時(shí) 風(fēng)電場(chǎng)有功出力范圍內(nèi)，靈活控制風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)
達(dá)到了節(jié)能、增效等目的。其實(shí)，風(fēng)電場(chǎng)輸出功率 的電壓／無(wú)功／功率因數(shù)，有助于改善區(qū)域電網(wǎng)電
的平滑控制對(duì)電能質(zhì)量的影響很大，尤其是對(duì) 壓的穩(wěn)定性，但其控制精度和控制響應(yīng)速度應(yīng)考
閃變。 慮風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的若干電氣特征量(如電網(wǎng)的強(qiáng)弱