DB32T-中遠海風電場無功補償配置技術導則編制說明

中遠海風電場無功補償配置技術導則編 制 說 明目的意義隨著海洋資源的開發(fā)，海上風電逐漸呈現(xiàn)中遠海化、規(guī)?；?、集群化的趨勢。由于相同電壓等級、相同長度海底電纜對地電容是架空線20倍及以上，高壓交流海纜充電功率較大。當離岸距離不斷增加時，高電壓、大截面、長距離交流海纜導致海上風電交流輸電系統(tǒng)工頻過電壓問題較為嚴重，需裝設高壓并聯(lián)電抗器進行抑制?，F(xiàn)階段，由于缺乏相應標準，國內(nèi)外海上風電場無功補償配置大都處于摸索階段，處理方式不盡相同。為適應海上風電快速發(fā)展趨勢，有效規(guī)范經(jīng)高壓、中遠距離工頻交流海纜送出的海上風電場無功補償配置，保證海上風電送出系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，制定本文件。本文件編制目的：有效規(guī)范經(jīng)高壓工頻交流輸電并網(wǎng)的中遠海風電場無功補償配置，保障大規(guī)模海上風電的高效可靠送出，促進大規(guī)模海上風電綠色、經(jīng)濟、安全并網(wǎng)。本文件編制意義：指導中遠海風電場無功補償配置，對促進大規(guī)模海上風電高效送出與安全并網(wǎng)具有重要意義。2任務來源為貫徹落實《國家標準化發(fā)展綱要》，深入實施標準化戰(zhàn)略，進一步健全江蘇省高質量發(fā)展標準體系，充分發(fā)揮標準推動能源綠色低碳轉型的技術支撐和引領性作用，開展本文件編制工作。2023年8月4日，江蘇省市場監(jiān)督管理局下發(fā)《省市場監(jiān)管局關于下達2023年度江蘇省地方標準項目計劃的通知》（蘇市監(jiān)標[2023]173號），本項目獲批正式立項。文件編制組經(jīng)廣泛調查研究，認真總結實踐經(jīng)驗和研究成果，參考有關國際和國內(nèi)先進標準，結合江蘇省區(qū)域特點，在廣泛征求意見的基礎上編制完成本文件。本文件牽頭起草單位為國網(wǎng)江蘇省電力有限公司經(jīng)濟技術研究院，具體由國網(wǎng)江蘇電力設計咨詢有限公司、江蘇云杉清潔能源投資控股有限公司、國網(wǎng)江蘇省電力有限公司、國家電投集團江蘇海上風力發(fā)電有限公司、國網(wǎng)江蘇省電力有限公司鹽城供電分公司、東南大學等單位共同編制。3編制過程2022年1月-2023年2月，開展中遠海風電場經(jīng)工頻交流海纜送出系統(tǒng)過電壓分析與無功優(yōu)化研究，完成《中遠海岸海上風電經(jīng)高壓交流輸電(HVAC)并網(wǎng)無功補償配置指導意見》。2023年3月，填報江蘇省地方標準項目建議書，提交地方標準立項申請。2023年8月，獲批正式立項。項目啟動，成立編寫組，確定參編單位及人員，開展前期研究工作，收集國內(nèi)外相關標準、文獻資料，啟動江蘇南通和鹽城等地區(qū)中遠海風電場無功補償配置、運行情況等調研工作，同時對行業(yè)相關的標準進行系統(tǒng)性梳理，在此基礎上總結出目前存在的主要問題。部署制定工作計劃，確定標準體系框架，明確了標準編制的目的、思路、任務、分工及進度要求。2023年9月，根據(jù)前期研究與調研成果，形成標準草案稿。2023年10月，組織標準草案內(nèi)部評審會，與會專家對標準提出了寶貴修改意見。根據(jù)專家意見，編寫組對標準進行了修改完善。2024年1月，編寫組邀請標準化研究方面的專家審查文件內(nèi)容，專家對本文件中涉及的規(guī)范性引用文件、標準結構等方面的內(nèi)容提出了寶貴的修改意見，編寫組根據(jù)專家意見進一步修改完善本文件。2024年5月，根據(jù)江蘇省電力標準化技術委員會要求，向行業(yè)內(nèi)多家單位發(fā)送標準征求意見稿，廣泛征求社會同行業(yè)單位意見，編寫組根據(jù)征求意見對本文件進行修改完善。4主要內(nèi)容本文件的主要結構和內(nèi)容如下：1.目次；2.前言；3.正文共設10章：范圍，規(guī)范性引用文件，術語和定義，縮略語，總體要求，無功補償設備技術要求，高壓并聯(lián)電抗器配置要求，動態(tài)無功補償設備配置要求，低壓并聯(lián)電抗器配置要求，無功補償配置流程。4.主體章節(jié)分為6章，由總體要求、無功補償設備技術要求、高壓并聯(lián)電抗器配置要求、動態(tài)無功補償設備配置要求、低壓并聯(lián)電抗器配置要求、無功補償配置流程組成。這6章構成本文件的總體結構。第5章明確了中遠海風電場電壓控制目標和無功補償總容量配置總體要求；第6章明確了中遠海風電場無功補償設備種類，并規(guī)定了無功補償設備技術要求；第7、8、9章分別明確了中遠海風電場高壓并聯(lián)電抗器配置要求、動態(tài)無功補償設備配置要求、低壓并聯(lián)電抗器配置要求；第10章引出了中遠海風電場無功補償配置流程。5.附錄包含兩部分，附錄A規(guī)范了無功補償容量計算，附錄B給出了中遠海風電場經(jīng)高壓工頻交流海纜送出系統(tǒng)的無功補償配置流程參考。5技術指標確定的依據(jù)本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》和DL/T800-2018《電力企業(yè)標準編寫導則》的有關要求，開展本文件制定工作。本文件主要對中遠海風電場無功補償配置提出基本的技術要求，不對新出現(xiàn)技術做過多限制。本文件的制定引用了GB/T19963.1-2021《風電場接入電力系統(tǒng)技術規(guī)定第1部分：陸上風電》、GB/T38969-2020《電力系統(tǒng)技術導則》、GB/T40427-2021《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術導則》、GB/T50064-2014《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規(guī)范》、DL/T1773-2017《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術導則》和DL/T5554-2019《電力系統(tǒng)無功補償及調壓設計技術導則》等標準，參考了NB/T31003.1-2022《風電場接入電力系統(tǒng)設計技術規(guī)范第1部分：陸上風電》、NB/T31003.2-2022《風電場接入電力系統(tǒng)設計技術規(guī)范第2部分：海上風電》、Q/GDW1212-2015《電力系統(tǒng)無功補償配置技術導則》、Q/GDW1392-2015《風電場接入電網(wǎng)技術規(guī)定》、Q/GDW11410-2015《海上風電場接入電網(wǎng)技術規(guī)定》、Q/GDW11411-2015《海上風電場接入系統(tǒng)設計技術規(guī)范》、Q/GDW12282-2022《海上風電場接入系統(tǒng)電氣計算規(guī)范》等標準。6重大意見分歧處理本文件無三名以上專家或單位提出異議。7與現(xiàn)行法律、法規(guī)和標準的關系本文件與相關技術領域的國家現(xiàn)行法律、法規(guī)和標準保持一致。本文件不涉及專利、軟件著作權等知識產(chǎn)權問題。8條文說明（1）范圍本章規(guī)定了本文件的適用范圍。綜合考慮離岸距離、風電場規(guī)模等因素，目前經(jīng)工頻交流送出的中遠海風電場海上輸電系統(tǒng)基本采用220kV電壓等級，極少數(shù)離岸距離在5km左右的近海風電場采用110kV、35kV交流海纜送出。受制于交流海底電纜的制造工藝與成本，目前尚無海上風電場采用500kV及以上電壓等級交流海纜送出。因此，本文件規(guī)定適用于通過220kV工頻交流海纜送出且單回海纜長度在120km以內(nèi)中遠海風電場的無功補償配置要求，其他電壓等級可參照執(zhí)行。（2）規(guī)范性引用文件本章列出了與本文件相關的標準。引用的原則為：逐條列出與本標準內(nèi)容有關的主要GB、DL標準。（3）術語和定義為查閱方便和執(zhí)行本規(guī)范條文時能正確理解相關的專業(yè)名稱術語，此章列出了中遠海風電場無功補償配置的主要專業(yè)術語及其解釋。為了使術語的解釋盡量標準化、規(guī)范化，本章所列術語的解釋盡量引自已有標準、規(guī)程或詞典；對于新的術語，盡量以簡潔易懂的語言方式定義。（4）縮略語規(guī)定了磁控電抗器、靜止無功補償器、靜止無功發(fā)生器、晶閘管控制電抗器等縮略語。（5）總體要求本章明確了海上風電場電壓控制目標和無功補償總容量配置基本要求，包括容性無功補償總容量和感性無功補償總容量。（6）無功補償設備技術要求本章明確了中遠海風電場無功補償設備種類及適用場景，并規(guī)定了無功補償設備額定電壓、控制要求、適應性、計量與信息采集等技術要求。（7）高壓并聯(lián)電抗器配置要求本章明確了海上風電送出系統(tǒng)工頻過電壓分析要求和高壓并聯(lián)電抗器配置要求。7.1.2條規(guī)定，“計算工頻過電壓時，應考慮海上風電送出系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最小運行方式，并考慮海上風電場有功出力水平、受端系統(tǒng)短路電流水平等影響因素”；這是由于電源容量越小，電源感抗越大，電容效應越嚴重；海上風電場有功出力愈大，受端系統(tǒng)短路電流水平愈小時，引起工頻過電壓值愈大。7.1.3條規(guī)定，“故障形式可取線路一側發(fā)生單相接地、三相斷開或僅發(fā)生無故障三相斷開兩種情況，應關注陸上開關站側發(fā)生故障引起的工頻過電壓水平”；在同一故障形式下，陸上開關站側發(fā)生故障所引起的工頻過電壓值大于海上升壓站側。7.2.2條規(guī)定，“高壓并聯(lián)電抗器補償度不宜超過85%”；參考DL/T5554第5.2.3條，“超高壓及以上輸電線路并聯(lián)高壓電抗器的容量不宜超過線路充電功率的85%”，高壓并聯(lián)電抗器容量選擇應注意避免工頻諧振問題。高抗補償度一般在60%~80%，此處參考當前江蘇海上風電場無功補償配置統(tǒng)計數(shù)據(jù)；統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，海上輸電距離小于70km時高抗補償度通常在60%~70%范圍內(nèi)，海上輸電距離達到70km以上時高抗補償度通常在70%~80%，少有甚遠者略超80%。7.2.3條規(guī)定，“單回海纜長度達30km及以上時，應配置高抗，以抑制工頻過電壓”；通常單回海纜長度在30km及以上時，陸上開關站側工頻過電壓將超過GB/T50064要求的限值，應配置高抗加以限制。單回海纜長度小于30km或經(jīng)分析不存在工頻過電壓的場景，可通過技術經(jīng)濟比較確定是否加裝高抗集中補償海纜容性充電功率。7.2.4、7.2.5、7.2.6條依據(jù)送出海纜長度將高抗補償劃分為三檔。單回海纜長度在30km及以上60km以下時，高抗補償點應不少于1處，宜選在陸上開關站側單端配置高抗。單回海纜長度在60km及以上100km以下時，高抗補償點應不少于2處，宜在陸上開關站與海上升壓站側雙端對稱配置高抗；當海上-陸上兩端補償不能限制海纜中間段電壓、電流時，應結合海纜選型通過經(jīng)濟技術比較進一步優(yōu)化，可考慮在陸上開關站與海上中間補償站雙端配置高抗或更換海纜型號。單回海纜長度達100km及以上120km以下時，高抗補償點應不少于3處，宜采用海上-中間-陸上三端高抗對稱補償方案。表1給出了江蘇地區(qū)中遠海風電場無功補償配置典型案例。江蘇地區(qū)中遠海風電場無功補償配置典型案例海上風電場名稱建設規(guī)模海上風電送出系統(tǒng)無功補償配置江蘇南通如東H2#海上風電場350MW雙回70.7km三芯500mm2高壓交流海底電纜+雙回8km單芯630mm2陸上電纜。海上升壓站側和陸上開關站側各2組60Mvar高抗、陸上開關站側2組±22.5MvarSVG和1組60Mvar磁控電抗器（magneticcontrolledreactor，MCR）。兩端補償，高抗補償度為72%。江蘇南通如東H4#海上風電場400MW雙回76.5km三芯500mm2高壓交流海底電纜+雙回8km單芯630mm2陸上電纜。海上升壓站側2組65Mvar高抗、陸上開關站側2組75Mvar高抗、陸上開關站側2組±22.5MvarSVG和1組45MvarMCR。兩端補償，高抗補償度為78%。江蘇南通如東H7#海上風電場400MW雙回88.5km三芯630mm2高壓交流海底電纜+雙回8km單芯630mm2陸上電纜。海上升壓站側和陸上開關站側各2組90Mvar高抗、陸上開關站側2組±40MvarSVG和1組50MvarMCR。兩端補償，高抗補償度為80.9%。江蘇鹽城大豐H8-2#海上風電300MW1回87km三芯1000mm2高壓交流海底電纜海上中間補償站側1組110Mvar高抗、陸上開關站側1組85Mvar高抗、陸上開關站側3組±60MvarSVG。兩端補償，高抗補償度為80.3%。表1中，江蘇南通如東H7#海上風電場建設規(guī)模400MW，采用雙回88.5km三芯630mm2高壓交流海纜+雙回8km單芯630mm2陸纜送出，其無功補償選用兩端高抗補償，高抗補償度為80.9%，海陸各2組90Mvar高抗，創(chuàng)國內(nèi)最遠海上風電交流送出先例。江蘇鹽城大豐H8-2#海上風電場建設規(guī)模300MW，采用單回87km三芯1000mm2海纜，其無功補償選用兩端高抗補償方式，高抗補償點最終選在海上中間補償站和陸上開關站側，分別裝設1組110Mvar高抗、1組85Mvar高抗，海上中間補償站設置在海纜中間，成為江蘇乃至全國首個為限制海纜中間段電壓、電流而設置海上中間補償站的項目。2021年12月，上述工程相繼并網(wǎng)發(fā)電，全容量并網(wǎng)后至今運行良好，電壓維持正常水平。目前大截面三芯海纜的載流能力在海纜登陸段受到制約，相較于三芯630mm2海纜，三芯1000mm2海纜載流能力提升有限，卻增大了充電功率。綜合考慮上述情況，7.2.5條對60~100km范圍內(nèi)的配置方案進行細化，補充說明“當海上-陸上兩端補償不能限制海纜中間段電壓、電流時，應結合海纜選型通過經(jīng)濟技術比較進一步優(yōu)化，可考慮在陸上開關站與海上中間補償站雙端配置高抗或更換海纜型號”。國際上，英國北海的HornseaProjectOne（霍恩）海上風電場裝機規(guī)模1.218GW，離岸距離120km，于2020年1月投產(chǎn)，是目前世界上已投運工頻交流送出路徑最長的海上風電場項目。該項目采用三回220kV交流海底電纜送出，建設3座海上升壓站和1座海上中間無功補償站，是世界首個增設海上中間無功補償站的海上風電場。（8）動態(tài)無功補償設備配置要求本章明確了海上風電送出系統(tǒng)動態(tài)無功補償設備配置要求，中遠海風電場應配置動態(tài)無功補償設備。（9）低壓并聯(lián)電抗器配置要求本章明確了海上風電送出系統(tǒng)低壓并聯(lián)電抗器配置要求，中遠海風電場可根據(jù)需求選擇是否配置低壓并聯(lián)電抗器。（10）無功補償配置流程本章引出了中遠海風電場無功補償配置流程。（11）附錄A為規(guī)范性附錄，規(guī)范了無功補償容量計算。附錄B為資料性附錄，給出了無功補償配置流程參考。9推廣實施建議本文件規(guī)定了經(jīng)高壓工頻交流輸電并網(wǎng)的中遠海風電場無功補償配置技術導則。因此，本文件的使用主體為新能源發(fā)電企業(yè)、設計咨詢單位和電網(wǎng)企業(yè)，具體使用對象主要為從事海上風電送出與并網(wǎng)方向的規(guī)劃、設計、生產(chǎn)、調度、運維等技術與管理人員。本文件由江蘇省電力標準化技術委員會聯(lián)合起草單位對文件適用范圍相關主體進行條文解讀，對文件適用場景進行宣貫并推廣應用。10起草單位和起草人員信息及分工本文件起草單位：國網(wǎng)江蘇省電力有限公司經(jīng)濟技術研究院、國網(wǎng)江蘇電力設計咨詢有限公司、江蘇云杉清潔能源投資控股有限公司、國網(wǎng)江蘇省電力有限公司、國家電投集