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风电场、光伏电站全过程动态仿真关键技术及应用
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  • 公布年份:
    2017
  • 中图分类:
    TM743
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该项目属于电气工程学科。迫于能源需求和气候、环境恶化的多重压力,风电、太阳能作为成熟度较高的绿色清洁能源发展迅速。截至2016年底,全国风电、光伏装机容量已达2.26亿千瓦,占电力装机的13.7%。根据规划,未来五年还将以18.3%的年增长率持续增加。风电、光伏发电依赖外部气象条件高、间歇性和波动性强,大规模风电场及光伏电站联网对电网规划、调控运行带来严峻挑战;2011至2012年,甘肃、张北等地发生了数十次风电场、光伏电站因低电压穿越能力弱、无功控制性能差造成的大规模脱网事故,给电网运行带来巨大风险。该项目以提升含新能源电力系统仿真分析及控制能力、保障大电网运行安全为目标,从风电及光伏发电的机电暂态建模、中长期动态建模、全过程仿真软件开发和调控运行四个方面深入开展研究及应用工作。第一,风电暂态建模和风电场等值仿真是合理配置风机参数及风电场控制策略、防范发生大规模风机脱网事故的基础。该项目针对原有风机模型通用性差、准确度低、风电场等值方法工程实用性不高的问题,建立了风电机组机电暂态通用化控制和保护模型,提出了兼具准确性与实用性的风电场等值台数计算方法,为提升风电暂态仿真准确度提供基础性技术支撑。第二,建立准确的风电场、光伏电站中长期功率控制模型是应对风电、光伏发电间歇性和波动性,制定有效电网调控措施的关键。该项目提出了适合中长期动态仿真的风电场、光伏电站功率控制模型,能够有效模拟长时间尺度下外部资源波动特性、场站出力变化过程、响应电网调控指令的功率控制特性,为制定新能源并网后电网调频、调峰、调压控制措施提供关键技术手段。第三,提升系统仿真与调控水平是促进新能源并网消纳,保障大电网运行安全的核心。该项目研发了风电场、光伏电站全过程动态仿真分析系统,制定了风电场无功补偿措施和风电场群无功分层协调控制策略,提出了以平抑新能源发电引发联络线功率波动为目标的机组出力调控方法,提升含新能源发电的大电网安全稳定调控能力。主要技术经济指标:①首次实现了含新能源发电的大电网(50000节点)机电暂态及中长期动态统一仿真;②建立了适用于17种风电机型(涵盖90%并网风电机组)的机电暂态通用化模型;③风电功率控制模型涵盖功率控制中的风速、风电场出力、电网调控指令三个层次,仿真准确性更高。项目成果广泛应用于河南、宁夏等省区电网调度,国电投、京能等集团多家风电场和光伏电站,应用评价高,经济环保效益显著,有力促进风电、光伏发电并网消纳,保障新能源大规模接入后电网运行安全。项目获授权发明专利7项、软件著作权1项,发表核心期刊论文12篇(EI检索11篇),直接经济效益6247.7万元,环境及社会效益更为突出,有力提升中国新能源网源协调技术水平,支持“美丽河南、美丽中国”建设。
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