时间:2013.10.17 上午地点:国际会议展览中心W103主题:2013北京国际风能暨展览会——风电技术论坛——风能应用与分布式发电主持人:沈德昌 中国农机协会风能设备分会 副秘书长主持人:首先有请Sheer Wind公司首席执行官Daryoush Allacei先生演讲。Daryoush Allacei:我的发言题目是让风能变得更可靠。上半场听了更多关于风机的内容,现在发言当中首先跟大家分享中国的能源状况,我们知道中国的能源市场一定会持续增长,二氧化碳排放越来越增多,我相信我们的技术一定能大大的改观

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风能应用与分布式发电——北京国际风能大会展中报道

2013-10-17 18:48 来源:北极星电力网 

时间:2013.10.17 上午

地点:国际会议展览中心W103

主题:2013北京国际风能暨展览会——风电技术论坛——风能应用与分布式发电

主持人:沈德昌 中国农机协会风能设备分会 副秘书长

主持人:首先有请Sheer Wind公司首席执行官Daryoush Allacei先生演讲。

Daryoush Allacei:我的发言题目是让风能变得更可靠。上半场听了更多关于风机的内容,现在发言当中首先跟大家分享中国的能源状况,我们知道中国的能源市场一定会持续增长,二氧化碳排放越来越增多,我相信我们的技术一定能大大的改观现在的状况。我们希望能让风能更可利用,更能支付得起,同时也能有保证,而且任何时候都有风能,我也相信技术是可以帮助我们实现这些目标的。风电是有季节性的,基本是75到150天的时间/每年。

传统意义上的风电场,大概有50个发电几组多数每年工作20%到40%的发电时间,所发联量非常有限。我们的技术可以改变这样的状况,能够把它改变成一个绿线,每年70%甚至90%的时间都可以发电,这样一来风电就比火电和天然气发电便宜得多。因为风电是有独特的特点的,在自然界中有很多狭窄的地方风是可以浓缩的,这样就可以让我们能够控制风量。大家可以看到摄入风口时速可以达到2公里每小时,这时候可以通过涡轮机、发电机,和相关风口设计可以把风收集起来。所以为了让市场上更好的接受我们的技术,我们准备了很多数据。

第一个案例是我们两个实例示范项目中的一个,它的额定功率是10W,摄入风口类型是单方向的。在2012年的时候我们也进行了更大功率的测试,另一个项目是另一个州,两个项目对比额定功率一下子增加到了50千瓦,涡轮机数量也得到了变化。从小的规模到大规模是可以使显的。

第一和第二的模式的比例,两兆瓦系统中大家可以做一个对比,通过这些数据,可以看出来,因为之前没有人做过这样的测试,所以我们必须要亲手实验进行一些数据的比对,同时我们要把我们的数据跟传统的涡轮数据进行实际样本的比较,这也是我们把自己的系统和其他系统进行比对的一个方法。

我们最终目的就是进行数据的比较和分析,左边是我们依照的一些标准,中间是数据预测,大家可以通过这些数据看到,这些数据都不是电脑计算出来的,而是我们实地实验产生的数据,而且看到这些数据之后,每个人看了都是喜笑颜开的,在这看儿除了发电量之外还有成本的问题,环保的问题。我们并不会按照环境的考虑考虑项目,我们更多的是从成本方面考虑这个项目。通过这些样品数据来讲,可以看到发电量比传统的多得多,而且可靠性方面要有保证,有充足的发电量。在美国有的时候风速非常低,传统的风机只能一年有27天的时间发电,但是我们的发电能力是72%,相当于一年有260天都可以发电,这就是我们的技术可以让我们达到的目标让我们的风电机组每年可以有更多的时间发电。

环保方面风电并不会产生太大的影响,没有振动,没有噪音,也不会干扰雷达信号。但是我们一个关键技术优势就是低成本。我们的目标是不去跟太阳能竞争,跟水电、火电相比我们是有一个非常好的成本效应的。我们把自己的NIELOX性能和传统的性能相比,每兆瓦时成本降低64%,资本性支出削减43%,我们的风轮只有8米,传统的可能有85米那么长,所以我们的成本大大降低了,关键就在于成本,所以风电太阳能行业,现在都更加关注成本的问题,所以可以看到我们每兆瓦时成本大降低了,高达64%的降低幅度,还有成本支出也削减了43%。

你可能会想为什么我们可以用这样小的叶片产生这么多的电能呢?看一个例子,这上面可以看到一些主要的参数,比如风速12米每秒,42米的直径,我们也可以看到它最后发电量和相关的比率。如果说我们把叶片半径增加一倍的话,再看这些指标产生的结果,再看把风速加上一倍的话会有什么样的结果?如果速度提升一倍,电力保持一致,我们需要做什么?如果我们做一下简单的计算,我们减少叶片半径一倍,风速增长一倍,发电量是相同的。我们要控制的就是叶片半径就可以。

从比较中可以得出一个更好的平衡和调整的方式,我们比较的是每个月能源生产的情况,按千万时计算发电量、能源产生两比以前高了2.16倍(这是以2010年为例)。成本是最重要的考量,任何时候都不要忘了考量成本,这是以不同的发电规模、电场规模情况下进行成本比较。这是一家一百兆瓦的风力发电场,在过去的这些年当中,虽然说有一些问题的出现,但是很多中国的生产商和电厂还是成功的把成本降了下来。

这是传统风力发电厂和我们的INVELOX发电的对比,包括额定发电功率、切入风速等等的比较结果,在电场进行成本比较的结果,包括电场的不同的具体情况,WTG成本、电场建设平衡、对比,可以看到电场一些具体的情况,系统包括不同的级别,里面包括叶片的直径、塔的高度、系统的情况等等。

再生能源电场的成本也就是电场建设的平衡,最大可以差到2亿美元的成本。由于时间的关系,我们不可能再一个一个数字的分析,但是在右边的最后面一行,1000瓦时可能一美分就够了,成本有这么低,我相信任何其他的方式都没有办法能做到。这就是我们最终的目标,就是要发更多的电还要使发电的效益成本更加的经济。

SheerWind生产线因为没有任何噪音污染等等,都可以在市中心建厂开展生产活动,我们不会给坐落的这个社区带来其他任何干扰的问题。我们也有相关的应急单元,这个应急单元在非洲的一些国家得到了很好的应用,甚至达到了美国军方级别的要求。我们还可以做出很有艺术感的产品,很好的融入到城市的建设风格当中,在城市结合方面,和太阳能合并使用方面都可以使用内嵌式的这种解决方案。这个是风能和太阳能发电完美的结合,也可以内嵌到建筑物当中,使用了混合太阳能风能树这样的技术。

INVELOX风电场,通过这样的技术可以使土地成本得到大量的节省,同时我们还可以根据客户不同的需求,具体的情况进行相关的配置和调整。因为我们的最终目标就是要以经济实惠的方式提供给社区、给国家无限可能的清洁能源。

当然我报告里的这些技术、产品并不是靠我一个人开发出来的,我们有一个非常强大的技术团队做背后支持。我们的董事会也非常强大,也是给予了我们强有力的支持。我们的供应链非常完整,非常精致,在欧洲,在亚洲,包括在中国在内,有很强供应链以及技术支持,我们也考虑在中国将来进行相关的生产和开发的可能性。

主持人:ENVELOX技术非常值得关注,如果这个系统能够实现的话,在低风速区我们就可以充分利用风能为人类造福,而且可以使风电成本降到每度电9分钱,这个技术如果成功,应该是一个颠覆性的技术。

提问:这是小型的机组容量有多大?可行性,听您说的成本比较低,对于风的要求是不是不太高?比如无风区那种地方是不是比较适?

Daryoush Allacei:我们可以把整个实体根据不同的设计进行升级,已经达到25兆瓦,我们的技术也可以在非常低速风速的情况下进行。

主持人:下一位发言的是来自祖国台湾宝岛的江宗瀚先生。他是台湾行政院原子能委员会核能研究所助理研发师,演讲的题目是“第二代150KW风力机结构安全分析”。

江宗瀚:我来自台湾,我们公司主要是研究能源相关的政府单位。今天要跟大家介绍我们公司自主研发的150KW风力机结构的安全分析。

目前国际上针对风力发电机认证需求标准主要都是依据IEC61400系列的规范,主要是规范大型风力发电机的部分。(图)这个表是风力机设计等级风类表,我们可以将风机分为1、2、3类,S级是设计者自己设计的规范,可以分为三种A、B、C的三种情况。

技术标准:我们设计是上风型三叶片形式,转子是22.8米,额定转速和风速是48RPM值,风是主动控制的,包括Pitch Control范围是0到85度,Yow Control是负180到180度。目前它的叶片制作完成,设计为70%的波纤和30%的碳纤维。( 图)这是骨架制作的部分。

针对结构安全分析,可以依据IEC61400设计标准,设计等级为A,风力机在正常发电和异常发电的时候可以根据Focus负载我

这是Hub中心负载,可以拿它做主轴结构分析。右边这个图是叶片根部的极限负载,可以拿来分析Hub和PC结构的分析强度。我们探讨的是主轴、骨架、轮毂等部分。

主轴是将叶片旋转动能连接到齿轮箱带动发电,分析主轴结构强度它的复杂来源是根据极限负载,因为这根主轴是通过径向轴承合主撑轴承支撑,连接齿轮箱带动发电。所以竞相轴承设定为允许转动和带,主推轴承部分只允许转动,分析结果可以发现主轴应力比较大的地方是发生在径向轴承,这个地方是几何结构转折处所以经常有应力变形情况的发生。

骨架结构强度:骨架必须承载所有的风机零组件,它的结构强度相当重要。在设计风机骨架的时候,在Y方向长度比较长导致风机运行的时候变形比较大,如果这个地方变形过大,可能会导致齿轮和风机运转有不对称的情况发生,避免这种情况发生,我们在骨架后端设计了一个梁柱,增强后盲的钢性。

分析骨架负载来源,我们在主轴上设定了竞相轴承、主推轴承合连接器,通过这三个条件将这个反力带到骨架上当做一个负载来源。分析之后发现骨架比较大的应力地方是发生在前端,尤其是靠近竞相轴承的地方。骨架目前制作是用很多板件焊接起来的,所以应力最大的是发生在焊接的地方。骨架最大变形量是发生在骨架最前沿。

轮毂结构强度:它的负载来源可以根据叶片根部的极限负载来看,有三个力量两个方向可以施加在轮毂上面的法兰端,轮毂固定端设定跟主轴连接的那一面。分析结果可以看到轮毂最大应力是发生在颈部这个地方,它跟叶片连接,主要是承受负载的地方,通常应力会在这个地方做集中。轮毂最大变形量也会发生在法轮的面上。

Pitch机构的强度:推杆后方有一个溢压缸可以前后推动,可以带动Pitch后面的三角板。(视频)后面Pitch推动,也可以让三个法轮可以准动。

Pitch结构的强度,根据叶片根部的极限负载,由于我们只需要将叶片根部的极限负载施加在法轮面上,轴承可以转动,由于它的结构很细长,所以必须当后面的液压缸施加动力的时候,必须在这杆上加线限轴承,我们设定为允许转动和轴向运动。可以看到最主要的应利是法轮和三角板的连接处,这个地方最重要的时间叶片负载来源,而且必须承担所有的负载,所以相对它的应力比较大。

最大变形量是发生在法轮端这个面上。

我们看结构安不安全必须通过安全系数探讨。IEC61400标准分三个部分,包括气动力负载部分,我们模拟的结果包括了气动力负载。我们可以看到材料安全系数方面,当这个材料有95%的可靠性情况下,可以选择安全系数1级别,我们必须挑选更高的安全系数。叶片跟骨架都是挑选1.2的材料安全系数。RN零组件安全系数,这部分的定义是将零组件安全系数分为三个等级,比如一些风力或者机身坏掉不会影响风机的运转,安全系数相对取比较低就可以了。接下来是Class2,Non Fail Safe,Class3是零组件的部分,这些要求必须有更高的安全系数。

骨架安全系数要求是1.2,末体出来的要求是2.19达到了安全的要求,Hub也这样做,也都达到了安全规范的要求。

主持人:问一下这个机组现在处于什么阶段?

江宗瀚:样机,但是实际制造出来了,挂在我们公司里一个场子做一到两的测试,然后做一些侦测,侦测到问题再做改善。

提问:我问两个问题,第一个问题刹车为什么放在低速轴?第二个问题转速48转还有没有可能再降低?因为你们是IEC一类,如果走入城市的话是不是再低速?这方面在设计的时候想没想过?

江宗瀚:主要风力是按低速轴的部分考虑到维修比较方便。我们在刹车点板上选择比较高规格的设计。关于额定转速48,我们也还在研究的阶段,当然也希望将来能降低一点,也会更安全一些。

主持人:下面发言的是国电联合动力技术有限公司电气工程师徐佳园先生,他发言的题目是“三相电压不平衡时双馈式风力发电机组性能仿真研究”。

徐佳园:今天和大家分享一个比较实际的问题,三相电压不平衡时双馈式风力发电机组性能的仿真研究。

随着国家政策和相关电网接入标准楚得台,分散式风力发电逐渐成为风电行业一个新的发展方向。目前有分散式风力发电示范项目投入运营。但是由于配电网单项符合不平衡,导致配电网三相电压不平衡度较大,对于解除配电网的分散式风电机组面临一个非常严峻的问题三相电压不平衡。本文对此进行建设的研究。

三相电压不平衡定义:三项负序电压不平衡度为UZ除以U1乘以100%,其中U2为三相电压负序分量方均根值(V),U1为三相电压正序分量方均根值。

第三不能是双馈式风力发电机组仿真研究:

我们在Digsilent仿真软件中单间了风电机组端三相负序电压不平衡模拟模块,主要是通过摄制三相不平衡负载实现的。三相负序电压不平衡度为4%和8%的波形。在电网电压对称的时候,风电机组得出的定子电流每项是1.075KA,每相有工是0.4兆瓦左右。

由于双馈感应发电机的过载能力一般是1.1到1.2倍,因此折算到此时的工况下,A和C项都超过了发电机的负载能力,如果机组在满发1.5MW时这种过载情况也是存在的,这样对发电机会造成损坏。而且不平衡度越大的情况,这种损坏程度会更大。

通过以上仿真可以看出,双馈风电机组以分散式的形式接入到存在三相不平衡情况的配电网研究可知,配电网的三相电压不平衡会造成双馈感应发电机的过载,发电机如果长期运行在三相不平衡的电网环境下,首先会增大发电机绕组的温升,加速绝缘老化,降低发电机的寿命。其次,会造成造成电刷的三相过流程度不同,降低电刷使用寿命,三相不平衡情况越严重,发电机损坏情况越大。

因此,可以采用更大容量的发电机,但是由于经济成本的影响,需要针对抑制配电网的三相不平衡做进一步的研究,以保证以分散式的形式接入配电网的双馈式风电机组可以长期稳定运行。

只有这样的情况才能做好最好的经济效益的风力发电机,以保证分散式风力发电机更好的配置到风力发电中。

提问:我想问一下弱点网是怎么模拟的?如果故障发生的时候,是怎么模拟弱电网的?

徐佳园:这个研究中直接带电源、带负载,通过每项不同的负载模拟出比较弱的电网。因为我们研发的时候一般做大型风机已经研发出来的,分散式目前还没有做样机,还是处于研发过程中,所以仿真过程中也会遇到很多问题。您提出的问题比较简单,直接带一个小的负载就可以了,可以带一个适合的比例,比如刚才做仿真的时候为什么不做1.5,是因为我们的模型是1.5的,如果做不平衡会超限会停机,所以才做成每项最后是1.29兆瓦,即使超过1.2倍这样也不会超过风机仿真软件设计中设置的保护值,这样也不会停下来。如果做1.5就停机了。

主持人:下一个发言的是上海电气风能有限公司,电气工程师牟金善先生,他发言的题目是分散式风电发展的机遇与挑战。

牟金善:今天汇报的题目是分散式风电发展的机遇与挑战。主要从以下几个方面对我国目前分散式风电发展机遇和存在的问题做几个简单介绍: 1、集中式风电项目建设现状及存在的问题;2、分散式风电概念及政策与标准;3、技术要求;4、项目建设;5、总结。

截止2013年6月30日,中国累计装机8082万千瓦,总量世界第一,为煤电、水电后第三大电量。 装机增速明显放缓,2011年首次出现负增长,2012年同比下降26.5%,2013年1-6月同比增长0.1%。

集中式风电项目建设存在的问题,还有并网难度更大,目前电网建设相对比较落后,大风场对并网要求比较高,存在较大的风险。第二个是对风资源要求更高,目前风能开发主要集中于一二类风区,存量巨大的三四了风区尚未开发。集中式风电建设投资大,针对我国集中式风电开发的现状存在的问题,我国提出了分散式风电开发战略。

分散式接入风电项目是指位于负荷中心附近,不以大规模远距离输送电力为目的,所产生的电力就近接入当地电网进行消纳的风电项目。

靠近负荷,可以减少线路投资,降低线路损耗。不需要集中的升压变,投资小,占地少,建设周期短。可以作为电网黑启动电源,应对电网大面积停电,作为微网一部分与其他电源相融合,提供供电可靠性。主要是由于风电场风具有自己动的能力,我们可以这边做一个黑启动的电源,再一个可以提高风能的利用率。目前针对分散式风电,我国出台的政策,2011年7月份,能源局接到了《国家能源局关于分散式接入风电开发的通知),为我国的风电发展开辟了新出路。

国家能源局关于引发分散式接入风电项目开发建设指导意见的通知,主要是给出了分散式接入风电的定义,应具备的条件,决定了项目选址前期工作与校核,接入系统技术要求与运行管理以及工程建设验收方面的内容。

2012年7月份发改委关于可再生能源十二五规划,提出了我国集中式与分散式开发并重原则,鼓励分散式风电开发并网建设。今年7月份刚刚颁布的分布式发电管理暂行办法,办法中明确分布式发电在项目建设管理、电网接入里面及运营管理方面的具体办法。管理办法比较有意义的一点是,它规定了电网在分散式发电方面是富有收购的责任,是有助于企业及个人进行分散式发电的投资。但是细则还不完善。

分散式发电技术标准:目前只有一个报批稿,分散式风电接入电网技术的规定,主要是对风电机组并网测试等技术做了规定。目前对于分散式电源接入测试并网运行各方面标准比较完善了,但是对于分散式风电远未完善。

综合来看,在政策层面,对于分散式风电发展应该解决的问题:健全可再生能源资金补贴制度,做到与峰巅发展规模相适应;进一步明确电网企业在可再生能源发展中的责任,切实贯彻落实可再生能源电量的保障性收购制度。落实风电发展规划;鼓励各方面的投资,保证合理的电价。

分散式接入风电对电网的影响:潮流变化。传统的集中式大规模风电主要是升压长距离送电,为负荷供电,分散式就是直接接入配电网,由潮流从双向变为单向。

再一个继电保护的要求,分布式电源接入使得配电网转化为多电源网络,对原有的某些继电保护系统产生影响。对故障电流产生影响,对传统三段式电流保护动作产生影响,对自动重合闸产生影响。

分散式风电对电网另一个影响就是孤岛问题。孤岛现象是指电网断电的时候分布式电源仍向本地负荷供电,形成公共电网系统无法控制自给供电孤岛。这可以导致人员安全、电压频率不稳定,损害设备。

目前分散式风电对风电机组有不同的要求,审批稿中对低电压穿越要求不同于传统的风电。传统部分的是电压接落到额定值20%,应该是保证不脱网,2秒钟恢复到90%,而分散式波风电要求是1.9秒恢复为85%。分散式风电对机组不同的要求还表现在它的设计需要符合当地的条件设计。因为目前分散式风电项目处于三四类风区,低速率风区我们需要研发专门的低速率风机,再一个适应特殊环境的设计风机的不同的区别。目前我国风机制造商在这方面积累了相当的经验,对于满足接入的要求,风机改造不存在很大的问题。机组改造成本有限,这些都是我们分散式接入风电能够发展的有力条件。

技术层面待解决的问题,以及需要完善的问题,主要是风电厂规划选址问题,局部电网纹银性、电能质量、电网适应性、有功、无功率自主控制,风电机组防孤岛保护等问题。

十二五规划中核准了接入风电83.7万千瓦。18个示范项目的建设。

龙源高腰海6MW示范风场,项目经验:在风场设计方面要多加考虑接入实际电网的特性,在箱变选择上,考虑分接开关有更大的调节范围,同时考虑低压SVG配置。机型和容量选择合适,对就地电网运行没有影响,还会起到一定的支撑作用。存在的问题主要是风场远离集中控制中心,在通讯这块,无线通讯或者有线网络实现可靠性比较差。需要及时发现缺陷,并即使到现场解决问题。

再一个是新疆哈密的案例:全智能分散式35KV开关站,分成两大功能区,远程监控五采取短距离自建光纤网络和电力专网结合,通过设备级联防火墙与加密壮志使用,以完成数据传输通道的组建。

地方政府能源主关部门,能够协调提供分散式项目周边风能资源评价所需测风数据,以便准确分析判断分散式场址的风能资源状况。建议将水土保持、环境保护、安全性评价、接入系统报告、节能评估、等报告统一规入可研编制么,这样可以简化手续。再一个建议取消分散式项目安装功率预测系统的要求。

我们认为分散式接入风电在我国发展是机遇与挑战并存。首先分散式接入风电较集中式的风电发展所具有的优点是它能够发展的基础,我们现阶段行业特点决定了风电发展必须依靠国家政策子支持。相关技术方面和技术标准方面还需要偶然风电人不懈努力。相较于技术问题,风电背后经济利益的理顺才是技术发展的根本。

主持人:感谢牟先生关于分散式风电做了非常全面的介绍。我问一个问题,您在讲的过程中提到了分散式发电,也提到了分布式发电,能不能把这两个最重要的区别说一下?

牟金善:分散式就是集中控制多点接入,分布式发电是在一个微网中,比如说智能微网里光互补这种,分散式多个点都可以接入。我的理解的。

主持人:分散式是66千伏的接入电网,分布式是指10千伏的,而且分布式对功率限制是6兆瓦以下。下面最后一个发言的是沈阳工业大学邢作霞副教授,她发言的题目是“分散式风但场在SCADA系统中关键技术的研究。

邢作霞:我的题目是分散式风电场SCADA系统中关键技术的研究。但是我也有一定的研究,里面也不光是SCADA。我代表课题组把我们的一些观点和解决方法跟大家讨论一下。在这里首先对背景有一个概括。刚才牟先生也说了。下面三个内容是针对分散式这种特点和目前的要求提出的一些问题的解决方法。

第一个是功率预测方面我们怎么来做;第二个是无功控制怎么做?第三个是SCADA系统怎么面对这个新的问题。

分散式还是分布式?其实分散式是最近几年才提出来的,而且从我的理解来说,国家提出分散式主要是针对集中式。我们三北地区出现了弃风,大规模百千瓦级风电基地建设之后发现送不出去,所以提出了消纳。主要是本着本地消纳这个概念提出的分散式发电。而分布式发电简称DJ,这个概念已经很早提出来了,而且分布式发电最早提出来就是四个字以自用为主,“余电上网”。它是自发自用,一个厂矿为了解决自己的问题。我自己先经营者,我不用了还能发,然后送到电网上去,是这样一个概念。这几年提出来的分散式发电主要是针对集中式提出的接入概念,是想省变电所。提出几个方向是同一个开发商在同一片供应区域内,电压等级不同有3.5万的有66KV的,110KV也是,都是在争论当中,没有把电压等级锁定再一个地方。由一个一批风电机组构成的一个统一运行的维护的整体。集中式发电我们有一个监控,还有调,还有接调度的指令,做预测,但是国外他们不去管,但是要作为一个运营整体,又这么散,那么怎么监控?怎么统一到一个平台,所以出了很多问题。所以我觉得这个可能是我们在经营理念上面跟国外不一样,带来了分散式现在要如何解决这些问题的突出点,期待我们想一个好的办法去做。

所以从这个概念上来说,我认为分散式接入这个概念要大于分布式。因为分布式它有一个严格的定义,要自己用我们才会涉及到孤岛这些,因为你自己发电的时候得自己先启动,分布式多数是多能联动系统。如果你有风,你有光伏,还有燃气,你自己是一个小微网,自己得经营出来。如果光是说来电再能启动的话,就失去了自发自用余电上网的意义。但是分散式不需要你自己先去用,它还是卖电,还是以发电的脉络为主,所以叫分散式接入发电。所以我认为孤岛问题不应该在分散式里面存在,当然我说的可能也不对,都在研究探讨。但是从分散式要求里存在着功率控制问题,它跟发电是一样的,但是要解决的就是地域带给你的特殊问题。分散式对电压等级为什么大家在争论,不用说非要限制3.5万或者多少万以下,只要在负荷附近没有远距离传输就可以了,但是以发电为主,可以有输送,但是以本地发电为主。

界定标准:充分利用电网现有的便点站和送出线路,原则上不新建高压送出线路和110KV、66KV变电站,并尽可能不新建其他的等级的输变电设施。接入当地110KV或66KV降压变压器以及下等级的配电变压器。再一个电网接入点接入的风电装机容量上限以不影响电网安全运行为前提合理确定,统筹考虑各电压等级的接入总容量,并鼓励多点接入。除示范项目外,单个项目总装机容量不超过5万千瓦。

这是东北网的案例,是在辽宁朝阳市一个由华润业主开发的分散式风电接入网。对朝阳市一系列周围的变电所都进行了调研,调研有没有余量可不可以让我接入,最后算出来有些变电所特别小,就两三台、三、四台,不过台。他把这样的变电所弃了,然后选出来四个,这四里还有情况是三个比较集中,剩下一个比较散,我们认为这个情况还是分散式里面好的情况。带来了远输距离的情况,我们可以安一个送风塔,把数据传上来,但是分散式这么广泛的区域一个塔能不能代表风电场的数据?答案是需要模拟,但是越分散代表性越差,所以最后可能会导致你建设一个、两个、三个侧风塔。所以我赞成取消它。为什么政策现在还没有明确确定取消?我认为毛病就是出再一个打孔管理上,由一个业主去经营,归一个业主管理那么就得预测,所以还是经营管理问题上带来的需求。我自己认为没什么必要,可以不安,但是如果安的话,省了变电所,但是技术上带来了难题辅助设施带来了成本。分散式风电场相运营好有三个问题。第一个就是功率预测怎么来做?第二个就是无功控制怎么做?第三个就是监控怎么突破地域广的问题。

功率预测里对现有的技术方面,我们目前来说就是一套测风塔一套设备,要做很多前期的工作,包括复杂地形,要用一些先进技术,比如结合天气预报做CFD模拟,提高预测统计上还需不需要一些创新?提高预测精度?结合序列统计方法做一些神经元的仿真。我们提出的方法是结合气象数据和历史数据结合模型模拟。

在东北这个区域里面我们做前期调研的时候也有一些老的风场也符合分散式接入的特点。我们国家分散式概念出的比较晚,现在电网规定已经根本不适用了,因为老的风电场没有无功调控能力。所以我们也需要做一些对于老风场无功预测的方法。我们有两种方法:

一种是基于物理CFD五分散式分功率预测方案。我们要用一些物理模型加上先进统计学方法结合,在多测风塔条件下,完成预测。第二种是针对老机型的这种。很多风场是1兆瓦,或者是30兆瓦以下的,这种老的风场都没有先进机组,都是750或者是500,很多老的设备在运行。我们认为没有必要,如果真的要上就不有测风,增加成本了。所以我们提出了用统计修正方法的分散式风功率预测方案。

我们对辽宁省几个点进行了调研,有大连望山风场、龙源农毛大山风场和华润风电场等等。

分散式风电无功优化协调控制技术研究:由于分散式项目距离接入点和用电负荷较近,变电站低压侧电压波动较小,不参与电网调峰,因此不建议新建无功补偿设备,应优先考虑机组自身调节。针对不统计组划分风机的无功补偿方式。第一种是恒速型,无变流壮志,需机端电容无功补偿壮志。第二种是变速型,有变流装置,利用风机自身无功补偿能力,足够了。第三种是变速型2,有变流装置,风机自身无功补偿不够需集中补偿。无功补偿方式只是提了这几种,我们最常用的经济上最好的是第二种方案,我们在调控的时候优化最主要的目标是提高它的发电效率同时降低损耗。把风机损耗都需要计算进去,在无功调控里面做一个很好的无功调配分配策略,针对电网不同的需求,做不同的潮流的分配机制。如果有了这样的策略,这个策略在哪实现?而且一个变电所一个路,协调机制放在哪儿?实施方案里会遇到新的问题。如果放的远,放在一个县城里,通过有线还是无限接入它?但是响应能力够吗?你可以做到几十豪秒以内吗?我太可能。但是如果做到某一个分支上面的话,能实现整个接入配网的调控要求吗?只能监控到这个分支。所以这是一个死扣。究竟给我什么目标去做?最可行的还是每一个分支做每一个分支无功协调。

我们看看SCADA需要什么功能才能完善和满足分散式接入系统的要求?

集中式的都有线路纯属过来,分散式没有专网如果架设成本高。不同生产厂商SCADA数据格式不一样,或需要统一。一般分布面积广数量多,各风电场与本地SCADA通讯较困难。老风场通讯设备差,这个我们觉得做的意义也不大。信息集成问题上有很多通路:我们提了两种方案,一种是有线的方式,一种是无线的方式。

有线的方式不多说了,通常来说就是和集中的SCADA是现实没什么太大的区别。无线的可以通过公网和3G,还有一种方案是通过GigBee无线网络。3G的要走流量,要想SCADA每年传多少数,数据量多少,可以算一算帐,算完了会发现挺费钱的,用类似GigBee的问题就是占用哪个波段?但是它有一个好处就是利用了公网的话费。如果用无线的话,有什么安全监控?电力网都要求对外网要有一定的安全和屏蔽作用。无线网里最主要的要解决安全监控的问题。

这是我们做的华润朝阳市综合监控系统:就是把监控和无功调控系统放在一起了。把每一个变电所信息集中起来,进出每一个变电所可以看到具体机组运行状态。这是通用的SCADA功能。每台机组里面可以加入我们的控制策略,比如有功限制,无功限制,通过SCADA通讯功能实现。这里需要跑一些你的算法,怎么样来调,怎么样分配?每台机组可以给你一些通讯功能和监控的接口。分散式应该更自由、灵活,因为监控室不可能在某个变电所所以只能通过远程来做。

功率预测系统也可以嵌到里面,把功率预测系统的接口和SCADA接口打通,另外无功协调还可以建立在功率预测和风机实时运行状态之上。这样功率预测更精准,解决了分散式地域广统计不准确的障碍。

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