2024年主力電源型風(fēng)電場(chǎng)光伏電站關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用報(bào)告

上海中綠新能源科技有限公司主力電源型風(fēng)電場(chǎng)/光伏電站關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用中國(guó)綠發(fā)CGDG5006noswWHWIMHnas020W主要內(nèi)容口主力電源型風(fēng)光口結(jié)論國(guó)家能源海上風(fēng)電技術(shù)裝備研發(fā)中心CnUptus0umniu0CnUptus0umniu0背景背景□“雙碳”目標(biāo)下風(fēng)光發(fā)電迎來(lái)持續(xù)高速發(fā)展；截止2024年6月，我國(guó)新能源裝機(jī)占比已達(dá)38.4%,預(yù)計(jì)2030年占比將達(dá)49.1%,即將成為主體電源。風(fēng)電光伏同步電源風(fēng)電光伏同步電源同步電源其它Hwcnwtosmin0tOs背景——風(fēng)光發(fā)電單元與同步發(fā)電機(jī)組的區(qū)別500wn0ntWMM功率響應(yīng)變化電壓源負(fù)載十負(fù)荷電壓。言故障==================================================建立電壓負(fù)載變化電流源負(fù)載電網(wǎng)高壓也無(wú)高壓也無(wú)穩(wěn)態(tài)電流善負(fù)荷故障U風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)電影響小全額上網(wǎng)動(dòng)態(tài)速率慢慢中快低(15%)中較高高風(fēng)電占比兩類(lèi)向題并存：電網(wǎng)安全和靈活調(diào)度(調(diào)峰)國(guó)家能源海上風(fēng)電技術(shù)裝備研發(fā)中心5靈活性與安全性的思考電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行需求分為靈活性(穩(wěn)態(tài))和安全性(暫態(tài))兩個(gè)十年研究歷程及對(duì)各項(xiàng)支持的衷心感謝!型新能源發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研究”;(完成自同步電壓源機(jī)組暫態(tài)控制、單機(jī)實(shí)證)源型變流器研發(fā))”;(中國(guó)綠發(fā)CGDG5006noswWHWIMHnas020W主要內(nèi)容口結(jié)論國(guó)家能源海上風(fēng)電技術(shù)裝備研發(fā)中心8主力電源型風(fēng)電場(chǎng)結(jié)構(gòu)和技術(shù)構(gòu)成1)自同步電壓源風(fēng)電機(jī)組；2)10%風(fēng)場(chǎng)容量的35KV高壓直掛儲(chǔ)能靜止同步機(jī)(功率型儲(chǔ)能);3)主力電源型場(chǎng)站控制系統(tǒng)(阻尼協(xié)同振蕩預(yù)防、AGC場(chǎng)站1)自同步電壓源光伏發(fā)電單元；2)10%風(fēng)場(chǎng)容量的35KV高壓直掛儲(chǔ)能靜止同步機(jī)(功率型儲(chǔ)能);主力電源型場(chǎng)站控制系統(tǒng)墻線(xiàn)開(kāi)關(guān)電網(wǎng)火電機(jī)組定義：以新能源場(chǎng)站整體為對(duì)象，具備自同步電壓源特征●不超配提供持續(xù)時(shí)間不小于625ms的3倍額定電流的暫態(tài)電流輸出能力，無(wú)延遲自主響應(yīng)暫●慣量響應(yīng)：可自主、無(wú)延時(shí)釋放風(fēng)電機(jī)組的間小于40ms,下調(diào)響應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)間小于200ms;中國(guó)綠發(fā)CGDG5006noswWHWIMHnas020W主要內(nèi)容一國(guó)家能源海上風(fēng)電技術(shù)裝備研發(fā)中12urur一●控制律●控制律UggWJ原動(dòng)機(jī)pDgDg十電網(wǎng)電網(wǎng)ut調(diào)制ut調(diào)制PP電壓調(diào)制電壓調(diào)制顯式映射電網(wǎng)頻率。遵1.00Kpss=0加入抑制器(a)仿真波形(b)實(shí)測(cè)波形中國(guó)綠發(fā)CGDGoLfo十PIQgefPI電網(wǎng)電網(wǎng)時(shí)間電壓調(diào)制f隱式映射電網(wǎng)頻率uotOMTnMSC0SWPnrrd00fiiPQdgdddq0ii(0SIIUQUKTSdc秦垚，王晗，蔡旭等.全功率變換風(fēng)電機(jī)組的電壓源控制(二):故障暫態(tài)控制[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，國(guó)家能源海上風(fēng)電技術(shù)裝備研發(fā)中上尚文進(jìn)大拳風(fēng)力發(fā)電研究中心2021年首例全功率變換自同步電壓源風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行實(shí)證2021年首例全功率變換自同步電壓源風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行實(shí)證金風(fēng)科技2.3MW風(fēng)電機(jī)組風(fēng)力發(fā)電機(jī)柴油發(fā)電機(jī)500kW光快發(fā)電23528光伏車(chē)棚國(guó)家能源海上風(fēng)電技術(shù)裝各研發(fā)中心2022年4月甘肅安陸風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行實(shí)證2022年4月6日對(duì)甘肅安北第二風(fēng)電場(chǎng)的第71號(hào)和第75號(hào)永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組(2MW)進(jìn)行自金風(fēng)科技2MW風(fēng)電機(jī)組1K禮春重2/自隊(duì)氧冊(cè)206f風(fēng)機(jī)喜量月只然A34國(guó)家能源海上風(fēng)電技術(shù)裝備研發(fā)中允關(guān)鍵技術(shù)2:自同步電壓源控制下的軸系扭振抑制技術(shù)轉(zhuǎn)速8428600086024機(jī)組在自同步電壓8428600086024042426關(guān)鍵技術(shù)3:并網(wǎng)變換器無(wú)超配暫態(tài)電流耐受增強(qiáng)技術(shù)難點(diǎn)1:功率器件結(jié)溫難點(diǎn)2:容量不超配下5um0stnWwanwamo0.00RT43.2—暫態(tài)電流耐受能力盡限利用盡限利用自同步電625ms625ms結(jié)溫邊界電流驅(qū)動(dòng)電壓精準(zhǔn)提升選型邊界電流調(diào)制策略?xún)?yōu)化調(diào)制策略?xún)?yōu)化jmax最大應(yīng)力邊界上海中綠新能源科技有限公司關(guān)鍵技術(shù)4:干臺(tái)級(jí)電壓源集群穩(wěn)定控制技術(shù)口基于場(chǎng)站實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，在線(xiàn)刷新場(chǎng)站閉環(huán)模型，進(jìn)而定量評(píng)估整場(chǎng)穩(wěn)定裕度；口依據(jù)穩(wěn)定性模態(tài)信息，在線(xiàn)修正各機(jī)組的阻尼參數(shù)提升穩(wěn)定裕度，實(shí)現(xiàn)電壓源集群的阻尼協(xié)同控制。NN模態(tài)模式阻尼協(xié)同參數(shù)分配場(chǎng)站模型在線(xiàn)刷新場(chǎng)站裕度在線(xiàn)刷新阻尼協(xié)同參數(shù)分配場(chǎng)站模型在線(xiàn)刷新自同步電壓源場(chǎng)站變壓器電網(wǎng)電網(wǎng)OO0P阻尼速度Prerrrf11擴(kuò)展穩(wěn)定邊界示意圖擴(kuò)展穩(wěn)定邊界關(guān)鍵技術(shù)5:35kV高壓直掛儲(chǔ)能技術(shù)原理一基于電力電子的電池簇分散接入高壓電網(wǎng)1、無(wú)變壓器提升效率；對(duì)電池堆分割管控，提升安全性；2、大幅降低電池一致性要求，提升單機(jī)容量；2、變換器主動(dòng)均衡各電池簇的荷電水平，大幅簡(jiǎn)化對(duì)電池管理系統(tǒng)的需求。國(guó)家能源海上風(fēng)電技術(shù)35KV高壓直掛儲(chǔ)能的自同步電壓源構(gòu)網(wǎng)控制技術(shù)高壓直掛儲(chǔ)能裝在電容器”,接鏈?zhǔn)阶儞Q器拓?fù)?硬件)11之物率解空制sOC控制模塊(底層),E0M采樣采樣PmQuMXR"6自同步電壓源控制(上層)中國(guó)綠發(fā)CGDG5006noswWHWIMHnas020W主要內(nèi)容口結(jié)論國(guó)家能源海上風(fēng)電技術(shù)裝備研發(fā)中2023年12月世界首例主力電源型風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行2023年12月世界首例主力電源型風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行口2023年11月，世界首例主力電源型風(fēng)電場(chǎng)-甘肅干河口南北風(fēng)電場(chǎng)投入運(yùn)行，截止24年8月通530項(xiàng)測(cè)試。32臺(tái)自同步電壓源風(fēng)電機(jī)組華銳3MW風(fēng)電機(jī)組、禾望變流器2024年7月世界首例主力電源型光伏電站運(yùn)行主力電壓型風(fēng)光場(chǎng)站控制系統(tǒng)群控系統(tǒng)服務(wù)器阻尼控制服務(wù)器群控系統(tǒng)服務(wù)器阻尼控制服務(wù)器服務(wù)器主服務(wù)器從服務(wù)器工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)光纖環(huán)網(wǎng)就地監(jiān)控部分風(fēng)電變流器/光伏逆變器高壓直掛儲(chǔ)能控制器口在黑啟動(dòng)、小風(fēng)、大風(fēng)等多種運(yùn)行工況下開(kāi)展裕度評(píng)估，振蕩模式運(yùn)動(dòng)軌跡如下，結(jié)果良好；口若裕度評(píng)估結(jié)果超限，阻尼控制系統(tǒng)動(dòng)作在線(xiàn)更新各機(jī)組阻尼參數(shù)，實(shí)現(xiàn)裕度提升?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)模式運(yùn)動(dòng)軌跡小風(fēng)黑啟動(dòng)主導(dǎo)模式分布00裕度-14.19提升阻尼控制提升穩(wěn)定評(píng)估不同轉(zhuǎn)速時(shí)間常數(shù)慣量J功率P額定轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速最低轉(zhuǎn)速WNprumuminotasmm544W2+06s0WMmov00070有功功率kw有功功率有功功率kw有功功率kW電網(wǎng)頻率/Hz有功功率kW電網(wǎng)頻率/Hz有功功率kW國(guó)家能源海上風(fēng)電技術(shù)裝備研發(fā)中國(guó)家能源海上風(fēng)電技術(shù)裝備研發(fā)中上海中綠新能源科技有限公司54aszcnstwMpIt配20%容量，持續(xù)時(shí)間1.25S。表1-2短路測(cè)試(標(biāo)幺值)合格序號(hào)測(cè)試點(diǎn)短路前線(xiàn)電壓短路前電流短路前有功功率短路前頻率短路期間電壓短路持續(xù)時(shí)間(s)短路電流最大值短路后頻率是否持續(xù)運(yùn)行第一集電線(xiàn)路是集電線(xiàn)路是集電線(xiàn)路00是集電線(xiàn)路是上海中綠新能源科技有限公司wtow04vavAMtangYno+2102c0.m2.02.511s00661100心0心0起升壓“黑啟動(dòng)”●儲(chǔ)能、15臺(tái)風(fēng)機(jī)(每臺(tái)限功率450kW)和●投切阻性/感性負(fù)載，3MW、3Mvar、1MW/3Mvar、3MW/1Mvar,在負(fù)載不斷■甘肅干河口實(shí)證1:孤網(wǎng)運(yùn)行金屬性三相短路實(shí)驗(yàn)(儲(chǔ)能+15臺(tái)風(fēng)機(jī)限功率450kW/臺(tái)+3MW負(fù)載00020250MIA)MIA)tM(4)t,M00上海中綠新能源科技有限公司■甘肅干河口實(shí)證2:并網(wǎng)運(yùn)行金屬性三相短路實(shí)驗(yàn)(儲(chǔ)能+24臺(tái)風(fēng)機(jī))表1-2短路測(cè)試(標(biāo)幺值)測(cè)試點(diǎn)短路前線(xiàn)電壓短路前電流短路前有功功率短路前期間電壓持續(xù)時(shí)間(s)電流短路后是否持續(xù)是是00是是主變低壓側(cè)是主變高壓側(cè)是是1號(hào)風(fēng)機(jī)是是平均值達(dá)到3.0In,上升時(shí)間小于15ms電壓源設(shè)備集群暫態(tài)穩(wěn)定控制技術(shù)實(shí)證■新疆尼勒克實(shí)證：孤網(wǎng)運(yùn)行金屬性三相短路實(shí)驗(yàn)(198臺(tái)光伏逆變器+3MW負(fù)載)主力電源型風(fēng)電場(chǎng)與同步發(fā)電機(jī)機(jī)性能對(duì)比●暫態(tài)電壓支撐能●慣量響應(yīng)能力與●一次調(diào)頻能力比●僅具備單向二次調(diào)頻能力，工作動(dòng)一次調(diào)頻滯后時(shí)間響應(yīng)時(shí)間(0-10%)