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(zhǎng)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(zhǎng)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(guó)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(wèn)題的未來(lái)研究方向和具體技術(shù)問(wèn)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(wèn)題的有效手段和方式，近年來(lái)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(guó)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(zhǎng)16%和25.37%，在我國(guó)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(zhǎng)、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(lái)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(wèn)題首當(dāng)其沖。現(xiàn)階段，我國(guó)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(guó)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(wú)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(wèn)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(wèn)題早已引起了廣泛關(guān)注，并開(kāi)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(wèn)題是未來(lái)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(wèn)題，開(kāi)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(lái)含風(fēng)電電力系統(tǒng)頻率問(wèn)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(guó)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(jiǎn)介：