福州地区风电并网问题与对策研究

论文摘要

在发电企业与电网企业的共同努力下,以风电为代表的新能源,正在加快其发展的步伐。我国风能资源丰富的地区集中在西北部,该地区电力负荷小,电网薄弱,不能按照“分散上网,就地消纳”的发展模式来要求。福建省常规能源相对贫乏,水能与风能资源丰富,在水力发电已充分开发的背景下,发展风电等可再生能源势在必行。福州中南部沿海和莆田沿海是福建省风能最优质的地区,风电场评估等级均为良好,尤其以福清、平潭沿海的风能最为突出。截止至2012年12月,福州地区已并网发电的风电场共有8个,包括平潭地区的长江澳、龙源风电场；福清地区的嘉儒、玉山、牛头尾、泽岐4个风电场；长乐地区的午山风电；连江地区的北茭风电。福建省得天独厚的风能资源为发展风电奠定了坚实基础。然而,风作为一种不受人控制的自然资源,当它转换为能源接入到电力系统中时,它间歇性和随机性的特征加大了电网调度运行与控制的难度。因此,在风电并网后如何保证电网运行的安全性和经济性,成为研究热点和焦点。本文首先深入了解风电机组类型及运行控制原理,结合国家电网公司《风电场接入电力系统技术规定》,解析风电场接入电力系统的各项技术要求包括有功功率控制、电压范围及控制等。接着,因地制宜以福州地区电网中的风电场为研究对象,以“两个典型的风电场事故案例”作为发现问题,深入研究的切入点,结合《风电场接入电力系统技术规定》,深入讨论风电机组在福州某区域电网中并网运行后出现的问题以及产生的影响,包括低电压穿越能力、继电保护配合技术、运行方式安排等各个方面,综合讨论,权衡轻重,结合日常调度运行工作,从电网调度的方向上提出行之有效的建议措施。在综合分析福州地区风电并网的主要问题后,本文结合地区风电并网集中性的运行特点与区域电网的运行方式,详细提出一种适合风电场运行特性的联络线过载切机装置的控制策略,并且配合厂家在福州地区某变电站110kV母线上安装“UFV-202C型安全稳定控制装置”。安稳装置的联切方案设计合理,逻辑正确,满足电网安全运行的需求。在电网调度管理方面本文进一步提出“规范风电机组并网检测管理”、“规范风电信息报送、审核、统计工作”、“规范风电场发电计划管理”这三个具体的调度运行管理方法,加强风电并网管理力度,保证风电出力安全、可靠上网,具有很强的实践意义和创新性。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 风电机组简介及运行控制原理
• 2.1 风力发电机组的类型
• 2.1.1 按照并网方式分类
• 2.1.2 按照桨叶数量分类
• 2.1.3 按照风机旋转轴的方向分类
• 2.1.4 按照叶轮转速分类
• 2.1.5 按照风力发电机类型分类
• 2.2 风电机组运行控制原理
• 2.2.1 恒速恒频型（笼型异步发电机组）
• 2.2.2 变速恒频型（双馈式异步发电机组）
• 2.2.3 变速恒频型（永磁直驱式同步发电机组）
• 2.3 风电场接入电网技术规定
• 2.3.1 风电场有功功率控制
• 2.3.2 风电场功率预测
• 2.3.3 风电场无功配置
• 2.3.4 风电场电压范围及控制
• 2.3.5 风电场低电压穿越（LVRT）
• 2.3.6 风电场电能质量
• 2.3.7 风电场二次系统
• 2.4 本章小结
• 第三章 福州地区风电事故案例分析
• 3.1 故障实例一
• 3.1.1 故障前地区电网运行方式
• 3.1.2 故障经过
• 3.1.3 故障分析
• 3.1.4 故障分析结论
• 3.2 故障实例二
• 3.2.1 故障前地区电网运行方式
• 3.2.2 故障经过
• 3.2.3 故障分析
• 3.2.4 故障分析结论
• 3.3 本章小结
• 第四章 福州地区风电并网问题及建议措施
• 4.1 低电压穿越技术
• 4.1.1 福州地区风电场低电压穿越能力
• 4.1.2 低电压穿越能力的改造提升
• 4.2 继电保护配合技术
• 4.2.1 “案例一”联络线重合闸方式不合理的问题
• 4.2.2 针对“案例一”改进重合闸方式的建议措施
• 4.3 风电联络线潮流输送能力不足
• 4.3.1 福州地区电网规划对联络线输送能力的要求
• 4.3.2 针对“案例二”提高联络线运行可靠性的建议措施
• 4.4 风电功率预测技术
• 4.5 本章小结
• 第五章 适合风电的过载联切装置及控制策略
• 5.1 过载联切装置的控制策略设计
• 5.2 过载联切装置的确定
• 5.3 UFV-202C型安全稳定控制装置的功能
• 5.3.1 过流联切功能
• 5.3.2 故障联切功能
• 5.4 UFV-202C型安全稳定控制装置的联切选择策略
• 5.5 华塘变UFV-202C型安全稳定控制装置说明
• 5.5.1 华塘变UFV-202C装置正常态过载定值设置
• 5.5.2 华塘变UFV-202C装置保护定值失配说明
• 5.5.3 华塘变110kV华迳Ⅰ、Ⅱ路分列运行的特殊情况
• 5.6 本章小结
• 第六章 地区风电并网的安全管理规范
• 6.1 规范风电机组并网管理
• 6.1.1 规范并网检测管理工作
• 6.1.2 规范风电信息报送、审核、统计工作
• 6.1.3 规范风电场发电计划管理
• 6.2 风电机组并网规范管理效果
• 6.3 管理方法存在的问题及今后的改进方向
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文