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零电压穿越突破风电并网瓶颈_4

2019-11-17 15:05编辑:admin人气:


  风力发电,因风而或有不稳;但风电并网,却要求在不稳定中寻求稳定。

  当电网出现故障,即便是电网电压跌落至零,风电机组也不能脱网罢工,需要坚持200毫秒不间断并网凭借这一完全自主知识产权的零电压穿越技术,日前,国电联合动力技术(保定)有限公司研发的6MW海上风电机组正式下线。这是目前国内单机功率最大的风力发电机组,代表了我国大型风力发电机组制造技术的最高水平。

  低电压穿越和零电压穿越是风电设备的核心技术,是决定风电机组能否安全并网的关键指标。国电联合动力技术(保定)有限公司副总经理王洪斌表示,不突破这一关键技术,就无法跨过风电并网的门槛。依托风电设备及控制国家重点实验室,2011年4月,国电联合动力率先通过德国GL劳氏船级社的零电压穿越测试,填补了我国在此领域的技术空白,零电压穿越是低电压穿越的极限状态,而目前国内通过零电压测试的企业还不足三家。

  瓶颈

  80%的风力发电机组无法实现低电压穿越,难以满足风电并网的技术要求

  低电压穿越技术已经成为风电并网绕不开的话题。令王洪斌极为关切的,是今年6月1日起开始执行的《风电场接入电力系统技术规定》(简称新国标)。事实上,我国已将风力发电领域的门槛抬高。早在2009年国家电网企业标准和2010年国家能源局颁布的《风电标准体系框架》中,低电压穿越都被当做一个重要的技术标准提出来。

  风力发电是技术较成熟、最具商业潜力的新能源之一。目前我国已进入大规模开发利用阶段,到2010年底超过美国成为世界第一大风电装机大国。自从2009年年底,国家电网推出并网标准之后,目前各家风场在购买新风机时基本都将具备低电压穿越能力写入招标书。王洪斌介绍,但我国的风电机组技术水平较差,占国内风电机组约80%的风力发电机组,存在着无法实现低电压穿越、难以满足电网并网技术要求的难题。

  什么是低电压穿越?业内人士如此比喻:这就好比在电网这条高速公路上,行驶中的风电遇到公路流量大幅波动或路障时,不是选择迅速靠边停车,引起交通混乱,而是开辟一个窄的通道,以保障公路有效通行。风电不像火电能24小时、365天持续稳定在一个功率发电,风大的时候发电量就大,风小的时候基本不发电,发电功率完全取决于风力。国电联合动力技术(保定)有限公司技术部副经理井延伟表示,正是由于风电这种不可控性和反调峰性,给电网调峰、调频和调压,保障电网安全带来了很大挑战。目前国内风电整机制造企业多达70余家,但是关键核心技术仍掌握在少数外国公司手中,国内自主研发相对滞后。

  突破

  并网电压跌落到零时,风机设备能坚持200毫秒不脱网

  这就是电器控制柜,它是风电机组的控制系统,相当于人的大脑。6月26日,在国电联合动力技术(保定)有限公司整机生产车间,工作人员指着一个将近两米高的柜子说:控制系统具备零电压穿越能力,可以使机组具有良好的电网适应性。在并网电压跌落到零时,风机设备能坚持200毫秒不脱网。

  200毫秒能干什么?甚至来不及眨一下眼,时间短到几乎可以忽略不计。然而,这可是救命的200毫秒,是世界上对风电机组最严苛的要求。王洪斌说,夺来的200毫秒能给电网赢得足够的时间进行电力平衡,避免大面积停电事故的发生,可以极大提高电网的安全稳定性。

  从2009年在行业内首先提出电网友好型风力发电机组概念并进入自主研发阶段,在基本没有任何技术参照的情况下,两年多时间里,重点实验室通过成百上千次实验进行摸索,先后完成包括控制系统响应时间、控制策略、整体可靠性等多项风电接纳能力及运行规律研究报告。技术核心是在并网点电压跌落时,风机能够保持甚至向电网提供一定的无功功率,支持电网恢复。井延伟解释,风力发电机的主控系统、变频器和变桨系统均连接设有UPS电源和相关装置。零电压穿越状态启动后,由UPS电源供电,由变流器的发电机转子控制单元向电网发送无功补偿;在电网电压返回到正常工作电压之后,零电压穿越模式会关闭,风力发电机的有功功率增加到设定值。

  仅仅五分之一秒,却含义深远。王洪斌表示,零电压技术的突破,是我国风机设备低电压穿越技术的里程碑式进步。

  机遇

  国产风机具备国际标准,拿到进入欧美国家准入证

  截至5月底,6台出口到美国的1.5MW近海风机已经成功发电600多万度,未发生一起脱网事故。近日,来自美国方面的这一反馈令井延伟感到欣慰。自去年6月8日从保定起运,作为我国首批出口到美国的近海风机,井延伟一直密切关注这一检验他们零电压穿越技术成果的真正实践。目前美国业主对此高度评价,预计有望迎来后续订单。

  零电压穿越技术的突破,不仅为国内风机并网提供技术支撑,还为国产风机设备出口打开一扇大门。

  从国外风机技术发展趋势来看,一般来说,综合风机制造、运输、吊装和基础等因素单机容量越大,风机单位千瓦的造价就越低。基于经济效益的优势,风机单机容量将朝更大功率方向发展。近年来,欧洲提出了2020年海上风电规模达到4000万千瓦的宏伟目标。目前,德国Repower的5兆瓦和6兆瓦,Enercon的4.5兆瓦和6兆瓦风机已经开始批量生产,并投入运行。新技术的应用,使风机国际竞争力更强,意味着国产风机具备了同步国际的标准,相当于我们拿到了一张进入欧美国家的准入证,为日后国产风机设备出口美洲、欧洲等国家打下了坚实的基础。井延伟表示。

  目前正在连云港进行中试的6MW海上风电机组,具备零电压穿越能力,在额定功率时每小时能发电6000度,如果中试成功,可以满足6000户普通家庭一年的用电量,从而在大功率机组研制方面达到国际领先水平。

  新技术带来的新机遇远不止这些。我们已经成功实现多型号电控系统、叶片等关键零部件的自主设计和生产。井延伟说,电控系统是风电机组的核心单元之一,包括控制系统、变流器及变桨系统等配套产品,是左右风力发电机组性能的关键单元。目前,国内风电机组电控系统基本还是以国外进口为主。掌握核心零部件的设计和自产,意在打造具有中国自主知识产权的完整产业链,对中国风电行业的技术发展有重要推动作用。未来,风电的发展趋势是机组由小变大,并网容量由少变多,向单机大功率和海上电站建设方向发展,风电在很多地方可能成为第二或第三大电源,这就要求风电设备不断提高核心技术水平。王洪斌预测,未来3至5年,风机如果要作为主力电源,一定要满足更加严格的并网要求,他们正在为这一目标而努力。

(来源:未知)

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