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以下为演讲实录:
庞家猛:各位专家、各位同仁,大家上午好。我是来自中车株洲风电的庞家猛,很高兴和大家分享株所在风储控制技术方面的研究。
我的报告分为三个方面,前面两位专家已经介绍了在整个宏观背景下,比如说国家主席在2030年承诺一次能源消费比例达到25%,站在这个角度来讲,风光储总装机12千瓦以上,站在这个背景下我们思考风机和储能怎么融合,面临两个主要问题。第一,新能源友好并网,怎样来提升新能源场站自身并网适应性,形成网原友好协调互动。怎样使储能系统和新能源融合,提高新能源场站的消纳和储存能力。
第二,随着风电占比越来越提高,以前风电作为辅助电源到主力电源转变,需要我们系统调节任务,面临很多问题,比如说风电机组是超同步振荡、故障电压穿越等等这些问题怎么解决。
从政策上来讲,分析了两点,从标准来讲,2018年提出了《风力发电机组网适性测试规范》和《电力系统安全定导则》对于我们提出了要求,新能源电源应该具有一次调频、快速调压、调峰能力。第二,原则上要同步发电机组的电压和频率耐受能力一致。第三,新能源场站必须要提供惯量与短路容量支撑。
由于风电机组并网特性,比如说弱惯量和弱频率支撑,会导致整个电力系统安全稳定性持续下降,可以通过两个图看,上面是过去电网,大部分100%占比以火电技术为主,当前电网随着风电提高,到2030年风电新能源并网超过25%,这时候发现,大规模风电会导致整个稳定性下降。
目前新能源发展状况,风的间歇性,包括风电机参与系统调节的动力不可控。第一就是减载备用调频降低了风能的利用率。第二,惯量调频会导致系统频率的二次跌落等。第三,有效转动惯量不段减小。第三,导致机端电压不均衡和影响稳定性。
下面介绍中车株洲所的研究,从两个方面进行研究,第一个就是一机一储,2021年在3.3兆瓦技术上开展了一机一储磷酸铁锂,包括超级电容进行了研制,我们进行了数字仿真,试验研制,包括实验室测试,并且在今年10月份在中车河北风电场完成了测试。主要研究对象储能加上风机耦合控制系统,实现储能+桨具角的调频,风机的离网启动运行和一些评估。通过前期做仿真实验,我们采用的直流侧接入,双馈风电变流器直流侧配置储能显著提升。
第二,在机组直流侧配置10%额定功率,10分钟储能,直流侧电压波动最多能减小100V,实现输出电流平衡时,电网长期不平衡能提升50%以上。
第三,储能今年10月份完成了储能系统加入风电系统一次调频,前面提到了整个风电机组如果单纯靠风电机组惯量调频会有跌落,这是在云南某风电场测试的,下面红色曲线就是风机的惯量曲线,在调节做惯量支撑之后10秒左右会有一个二次跌落问题,怎样通过单纯的风电机组存在二次跌落怎么解决,通过储能模拟整个风电机组一个惯量调频,通过储能系统加入可以减少风机惯量,参与调频,减少对我们风机整个性能的损失,这里我们根据整个电网频率波动,还有SOC,对整个储能进行充放电测试计算。
第三张图,就是储能+桨距角进行线攻,在额定功率3兆瓦技术,满发时候,我们这里不能深攻,把这个容量顶上去,按照我们现在一次调频标准,整个折算到调频标准上储能系统出力达到整个风机10%的额定功率。三张图分别就是高负荷下70%到90%,和低负荷下的测试曲线。
下面看风光储场站级能量管理系统研究,这是基于数字共享理念采用统一通讯和实时数据平台,协同优化和子系统实现整个场站精细化控制,提升涉网能力。架构主要是分层架构,集群控制器+能管平台,条度控制和采集数据网分立模式,基础的数据会产生在新型列式储存系统,条度、控制由于的数据通过调度、控制网存出到关系型数据库,左边是整个系统框架,这套系统大概可以达到400GW风电,150兆瓦的储能能量。
整个平台分成三级架构,第一级是进行风光场站、储能SVG之间的优化调度。第二,二级实现风光场站各风光发电间的集群精细化控制。第三,设备侧控制,实现桨距角+关联+储能设备测控制,逐步进行细化。
针对这套系统目前我们今年年底有一部分能够上线,这套系统前面提到整个当前状态,风电场无功控制算法,现在用数据驱动形式来调节,以全场风机最小无功功率为目标,满足要求为约束,建立现行的数学模型,求解到各个风机最小的调节量。
第二,就是实测仿真,基于中车中卫某风电场的拓扑结构和运行数据,仿真分析结果。通过算法做了之后,右边按照我们目标最小值一个线性规划,可以达到看离散点样对比较少,从这里得出一些结论,按照我们现在的计算方式,可以将所有的一些规定控制在所允许范围之内。第二,可以实现最小无功输出,将所有的越限节点回调,进行风电场无功控制,因为中间线路阻挠,但是我们实时都是按照等比例,每个风机占5%的无功输出,会产生浪费,通过现在来做通过数据分析计算,我们每个机组无功处理会有差异的,整个下一步工作,因为前期拿到整场运站一年数据10万风场进行分析,下一步要结合风电场AGC和ABC的控制数据测算进行风电场的实施运行测试,场站这一部分内容今年年底会完成整个并网调试运行。谢谢各位。
(根据速记整理,未经本人审核)
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