编制说明-风电场电气仿真模型建模及验证规程

《风电场电气仿真模型建模及验证规程》编制说明标准编制组2021-10-15

1编制背景截止至2021年9月底，我国风电装机容量接近3亿千瓦，大规模风电汇集后经输电通道外送至负荷中心，给电网的安全稳定运行带来挑战。为了研究评估大规模风电接入对电网运行与安全性的影响，丹麦和德国等国家的风电并网导则均对风电机组及风电场的仿真模型提出了相应要求。风电机组及场站建模技术的研究也成为各国电力系统运行单位及科研机构普遍关注的研究方向。在国家电力调度控制中心组织下，中国电力科学研究院等10余家科研及制造企业，建立了覆盖国内外主流机型的风电机组仿真模型，进一步建立了风电场电气仿真模型，结合实际工程项目进行了大量的稳态、暂态试验，深入分析研究了风电机组暂态特性，明确了风电机组暂态特性对系统特性的影响。研究结果表明：建立风电场电磁仿真模型和机电仿真模型，能够准确分析风电场的特性，准确评估风电对接入电网运行与安全的影响。本标准的制定，有利于通过量化的技术性指标引导带动我们风电相关技术的发展和进步，推动我国风电产业整体技术水平的提升。2编制主要原则本标准编制的原则遵守现有相关法律、条例、标准和导则等，兼顾电网运行和风能发电发展的要求。本标准的出发点和基本原则是确保用于风电场并网稳定评估方法有据可依，同时尽量使条文具有可操作性，便于理解、引用和实施。本标准规定了风电场电气电磁暂态仿真模型、机电暂态仿真模型，仿真模型验证的方法及验证报告的内容。3与其他标准文件的关系本标准结合风电场接入电力系统的基本情况，制定出合适的标准，规范风电场仿真模型准确性，以适应风电场并网稳定特性评估、风电接入电力系统稳定性分析的顺利开展。4主要工作过程本次修订过程中结合实际调研数据，多次广泛征求意见，于2021年10月形成《风电场电气仿真模型建模及验证规程》征求意见稿。2020年2月中旬在北京召开第一次编制组工作会议，讨论标准修订的原则和工作进度，确立工作总体目标，构建组织机构，确定参编单位及其人员，开展课题前期研究工作。2020年3月-2020年6月，调研风电场汇集系统模型、功率控制模型、保护模型、无功补偿模型等并网安全分析模型的需求，明确标准修订核心内容。2020年7月至9月，调研IEC、德国、丹麦、美国等国家地区风电场电气仿真模型相关标准；2020年10月至2021年1月，编制《风电场电气仿真模型建模及验证规程技术规范》标准大纲，并完成标准草案。2021年2月至4月，针对标准内容进行研究和详细编制，并结合风电场电磁暂态仿真模型，进行方法验证和指标适应性分析。2021年5月至7月，建立风电场仿真评估模型及步骤。2021年8月至10月，针对前期分析完善标准，形成《风电场电气仿真模型建模及验证规程技术规范》标准征求意见稿。5标准结构和内容本标准依据GB/T1.1—2000《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》的编写要求进行标准编制。本标准主要内容包括风电场电气仿真模型、仿真模型的验证和验证报告，主要结构和内容如下：1.目次；2.前言；3.标准正文，共设6章：范围、规范性引用文件、术语和定义、风电场电气仿真模型、风电场电气仿真模型验证、风电场电气仿真模型与验证报告主要内容。其中：范围：规定标准的适用范围；规范性引用文件：规定标准引用文件；术语和定义：规定标准采用的术语和定义；风电场电气仿真模型：包括总则、风电场电气仿真模型结构、风电场电磁暂态仿真模型、风电场机电暂态仿真模型；风电场电气仿真模型验证；包括基本原则、风电机组电气仿真模型验证、静止无功发生器（SVG）电气仿真模型验证、风电场电气仿真模型验证；风电场电气仿真模型与验证报告主要内容：包括概况、风电场电磁暂态仿真模型与验证、风电场机电暂态仿真模型与验证、结论和建议。4.附录：共设3章附录。其中：附录A（资料性附录）风电机组/静止无功发生器/风电场阻抗扫描方法附录B（规范性附录）风电机组/静止无功发生器/风电场故障过程分区；附录C（规范性附录）静止无功补偿器（SVG）故障穿越模型验证工况。本文件代替NB/T31075-2016《风电场电气仿真模型建模及验证规程》，主要的技术变化说明如下：a）增加了“对于通过其他电压等级接入电网的风电场电气仿真模型建模，可参照执行。”（见第1章）；b）增加了“阻抗特性”（见第3章）；c）增加了“风电场电磁暂态仿真模型”（见4.3）；d）增加了“风电机组电磁暂态仿真模型验证”（见第5.2.1）。6条文说明现对标准中下列几个条文进行具体分析和说明：第3.1条阻抗特性阻抗特性是观测点注入小信号电压扰动产生的与扰动信号频率相关的特性值，而风电场内的电力电子具有非线性运行特性，因此采用阻抗特性分析风电场模型和进行模型验证时，需要考虑不同的运行工况。第4.3条风电场电磁暂态仿真模型风电场包括变流器、无功补偿等电力电子装备