2024江蘇千萬千瓦級海上風電并網(wǎng)穩(wěn)定評估技術及應用報告

22國網(wǎng)公司海上風電實驗室23國家電網(wǎng)11海上風電發(fā)展國網(wǎng)江蘇省電力有限公司>我國海上風電可開發(fā)規(guī)模約5億千瓦，裝機規(guī)模位居世界第一。江蘇規(guī)劃了世界首個“近海、中遠?！彪p千萬干瓦級海上風電基地，目前裝機規(guī)模1200萬千瓦，位居全國第一。英國英國德國德國其他其他大規(guī)模海上風電基地大規(guī)模海上風電基地22國網(wǎng)公司海上風電實驗室45心心國家電網(wǎng)國網(wǎng)江蘇省電力有限公司國家電網(wǎng)國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電網(wǎng)委國家電網(wǎng)2.12.1典型特征與問題國網(wǎng)江蘇省電力有限公司海上風電隨機性強、可控性弱，對電網(wǎng)友好性差風電棄風、停電事故2019.8.9英國海上風電不能支撐電網(wǎng)運(國際可再生能源署IRENA)(國際可再生能源署IRENA)62.2江蘇電網(wǎng)穩(wěn)定運行挑戰(zhàn)2.2江蘇電網(wǎng)穩(wěn)定運行挑戰(zhàn)NTATEGRIDJIAKGSELECTEIC當前新能源6500萬干瓦當前裝機占比33%,電量占比14%2025年新能源8000萬干瓦2025年第四階段根據(jù)發(fā)電量占比將新能源第四階段發(fā)展水平劃分為4個階段(“十五五”)第二階段第二階段(“十四五”第一階段江蘇美國第一階段江蘇美國新能源1.5億干瓦裝機占比55%,電量占比33%2問題與挑戰(zhàn)主要工作及成效89國家電網(wǎng)國網(wǎng)江蘇省電力有限公司STATEGRIDIANEELECTHiC國家電網(wǎng)國網(wǎng)江蘇省電力有限公司STATEGRIDIANEELECTHiCFUWEBcD.LT.江蘇雙干萬干瓦級海上風電安全高效消納，服務新型電力系統(tǒng)建設。風機調得穩(wěn)風機精準建模風場控得準慣量頻率支撐風功率高精度預測電網(wǎng)用得掉電網(wǎng)潮流優(yōu)化控制3.2實驗室發(fā)展歷程國家電網(wǎng)國家風電技術與檢測研究中心江蘇分中心新能源及并網(wǎng)檢測技術國家風電技術與檢測研究中心江蘇分中心國家電網(wǎng)有限公司年年年年國家電網(wǎng)國網(wǎng)江蘇省電力有限公司國家電網(wǎng)國家電網(wǎng)公司實驗室年年國家電網(wǎng)有限公司國家電網(wǎng)3.3實驗室組成3.3實驗室組成122國網(wǎng)公司海上風電實驗室主要工作及成效新能源友好并網(wǎng)評價技術體系極端氣象海上風電爬坡預測平抑海上風電并網(wǎng)寬頻振蕩風險防范運行監(jiān)測消納測算運行監(jiān)測消納測算涉網(wǎng)評價4.1新能源友好并網(wǎng)評價體系構建問題挑戰(zhàn)問題挑戰(zhàn)壓力加大調度決策困難景器親囊疆愚值班高行設備配頁故險情況價景器親囊疆愚值班高行設備配頁故險情況價運出力情性運行特性調度調度新能源場結：涉網(wǎng)友好性評價項側：運行友好性分析項側：運行友好性分析友好消納能力測算分析目基礎基礎國家電網(wǎng)國網(wǎng)江蘇省電力有限公司NTATEGRIDJIANGBELECTRICFOWEECO.,LD.定制化輸出新能入選2023年國家電網(wǎng)調度運行典型經(jīng)驗4.1新能源友好并網(wǎng)評價體系構建國家電網(wǎng)科學認知全省新能源運行友好性。構建新能源運行友好性分析指標體系，融合新能源、電網(wǎng)、負荷運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)新能源運科學評估全省新能源友好消納水平。綜合系統(tǒng)調峰、電網(wǎng)潮流、方式安排等多因素，測算制約新能源消納的關鍵瓶頸，實現(xiàn)友好消納能力量化評估?？茖W評價全省新能源涉網(wǎng)友好性。創(chuàng)新提出新能源涉網(wǎng)友好性評價體系，開展基礎管理、運行特性、并網(wǎng)安全綜合評價，支22國網(wǎng)公司海上風電實驗室新能源友好并網(wǎng)評價技術體系極端氣象海上風電爬坡預測平抑海上風電并網(wǎng)寬頻振蕩風險防范(t,t+△t)(t,t+△t)時間段的首末時刻功率之差的超過給定閾值。4.2極端氣象海上風電爬坡預測平抑國家電網(wǎng)國網(wǎng)江蘇省電力有限公司臺風、強風暴等極端氣象事件頻繁侵襲江蘇沿海地區(qū)，極端氣象易引發(fā)風電功率短時間大幅變化，即發(fā)生爬坡事件。時間地點美國下降至59.85Hz,1150MW負荷被切除澳大利亞南澳洲9座風電場脫網(wǎng)導致大量甩負荷，中國上風電場切機容量最大達160萬千瓦，給4.2極端氣象海上風電爬坡預測平抑國家電網(wǎng)NTATEGRIDJIANGRELECTRI口技術對比分析基于氣象因素直接給出對應時刻確定性預測值。不足：單點法較難描述風電功率的不確定與隨機性，難以應對功率波動性較大的情況，容易造成海上風電爬坡事件的漏報。概率預測修正：基于無參數(shù)概率法獲得各時刻風電功率概率分布或區(qū)間，結合蒙特卡羅采樣，將各時刻概率預優(yōu)勢：刻畫了極端天氣下的風電功率不確定性，并通過采樣去除模型隨機性，得到更精確的風電功率預測，有效避免爬坡事件的漏報。單點法爬坡預測結果概率法爬坡預測結果17風電功/MW率風電功/MW率4.2極端氣象海上風電爬坡預測平抑概率修正法的功率預測精度滿足標準要求。相較于單點值法，概率修單點超短期第15分鐘中短期次日第十日時間*《江蘇電力并網(wǎng)運行管理實施細則》(蘇監(jiān)能市場〔2022〕53號)單點值法單點值法概率修正法4.2極端氣象海上風電爬坡預測平抑國家電網(wǎng)口海上風電爬坡預測分析概率修正法能夠有效預測海上風電功率爬坡，預測精度超90%。②爬坡平抑目②爬坡平抑目①場站級平并網(wǎng)功率波動小于爬坡定義風機出力發(fā)生爬坡調度儲能調整4.2極端氣象海上風電爬坡預測平抑國家電網(wǎng)國網(wǎng)江蘇省電力有限公司口爬坡平抑策略綜合火電、儲能爬坡速率及度電成本因素，提出風電場爬坡平抑及電網(wǎng)綜系統(tǒng)級平抑目標：綜合線路負載率、棄風率、棄負荷率等指標的網(wǎng)絡綜合風險最低。險指標F:F=各資源調用成本折合燃料成本資源類型0.33元/度1.36元/度各資源調節(jié)爬坡速度各資源調用成本折合燃料成本資源類型0.33元/度1.36元/度各資源調節(jié)爬坡速度資源類型國網(wǎng)江蘇省電力有限公司口爬坡平抑策略充電率電儲能充大功率調場站側資源電網(wǎng)側資源上爬坡事件下的爬坡平抑策略上限平抑海上風電波動下爬坡事件下的爬坡平抑策略率儲能放電達最放電電電網(wǎng)側資源場站側資源22國網(wǎng)公司海上風電實驗室主要工作及成效新能源友好并網(wǎng)評價技術體系極端氣象海上風電爬坡預測平抑海上風電并網(wǎng)寬頻振蕩風險防范時間4.3海上風電并網(wǎng)寬頻振蕩風險防范國家電網(wǎng)“雙高”電力系統(tǒng)建設背景下，新能源大規(guī)模接入帶來數(shù)Hz至數(shù)干Hz的分類頻率范圍誘發(fā)源系統(tǒng)級次同步頻段風機、柔直換流器的直流電壓外環(huán)控制；風機換流器的鎖相環(huán)控制超同步振蕩風機換流器的鎖相環(huán)控制；風機、柔直換流器的電流內(nèi)環(huán)控制設備級中頻振蕩(100Hz~數(shù)百Hz)風機、柔直換流器的電流內(nèi)環(huán)控制；風機、柔直變流器控制延遲；(數(shù)百Hz~數(shù)千Hz)柔直變流器控制延遲4.3海上風電并網(wǎng)寬頻振蕩風險防范國網(wǎng)江蘇省電力有限公司析軟件，解決了含海量新能源的超大規(guī)模電網(wǎng)寬頻振蕩源“判不準”的難題。設備級中高頻振蕩分析系統(tǒng)級次同步振蕩分析振蕩演變電磁暫態(tài)分析模式分析系統(tǒng)振蕩頻率、阻尼阻抗分析法頻域小信號模型潮流計算參數(shù)電磁暫態(tài)仿真電磁仿真曲線顯示線性化狀態(tài)空間模型非線性仿真模型阻抗分析設備阻抗特性特征值分析法改進歐拉法電力系統(tǒng)元件物理和控制參數(shù)數(shù)值計算和仿真參數(shù)電力網(wǎng)絡結構參數(shù)電力系統(tǒng)寬頻振蕩仿真平臺架構診斷結果診斷結果|振蕩風險分析|振蕩源定位參與程度有振蕩風險!0振蕩邊界條件刻畫安全160系統(tǒng)級仿真，準確診斷電網(wǎng)振蕩風險WEaa2定位，準確定位振蕩誘發(fā)設備推演t5海翔軟件界面244.3海上風電并網(wǎng)寬頻振蕩風險防范國家電網(wǎng)國網(wǎng)江蘇省電力有限公司為系統(tǒng)性解決新型電力系統(tǒng)寬頻振蕩問題，提出電網(wǎng)寬頻振蕩“風險評估—實時監(jiān)測—緊急控制”體系化防控方案建設寬頻振蕩風險診斷仿真分析系統(tǒng)強化新能源密集區(qū)及常規(guī)電廠風險評估寬頻升級新一代“寬頻段振蕩在線監(jiān)視”模塊振蕩風險試點盛東如海風電振蕩監(jiān)測及溯源裝置提出新能源密集區(qū)多場站緊急控制方案推進新能源近區(qū)常規(guī)電廠扭振保護建設4.3海上風電并網(wǎng)寬頻振蕩風險防范國家電網(wǎng)國網(wǎng)江蘇省電力有限公司依托國網(wǎng)首批新型電力系統(tǒng)顛覆性技術項目，聯(lián)合華北電力大學