2024江苏千万千瓦级海上风电并网稳定评估技术及应用报告

22国网公司海上风电实验室23国家电网11海上风电发展国网江苏省电力有限公司>我国海上风电可开发规模约5亿千瓦，装机规模位居世界第一。江苏规划了世界首个“近海、中远海”双千万干瓦级海上风电基地，目前装机规模1200万千瓦，位居全国第一。英国英国德国德国其他其他大规模海上风电基地大规模海上风电基地22国网公司海上风电实验室45心心国家电网国网江苏省电力有限公司国家电网国网江苏省电力有限公司电网委国家电网2.12.1典型特征与问题国网江苏省电力有限公司海上风电随机性强、可控性弱，对电网友好性差风电弃风、停电事故2019.8.9英国海上风电不能支撑电网运(国际可再生能源署IRENA)(国际可再生能源署IRENA)62.2江苏电网稳定运行挑战2.2江苏电网稳定运行挑战NTATEGRIDJIAKGSELECTEIC当前新能源6500万干瓦当前装机占比33%,电量占比14%2025年新能源8000万干瓦2025年第四阶段根据发电量占比将新能源第四阶段发展水平划分为4个阶段(“十五五”)第二阶段第二阶段(“十四五”第一阶段江苏美国第一阶段江苏美国新能源1.5亿干瓦装机占比55%,电量占比33%2问题与挑战主要工作及成效89国家电网国网江苏省电力有限公司STATEGRIDIANEELECTHiC国家电网国网江苏省电力有限公司STATEGRIDIANEELECTHiCFUWEBcD.LT.江苏双干万干瓦级海上风电安全高效消纳，服务新型电力系统建设。风机调得稳风机精准建模风场控得准惯量频率支撑风功率高精度预测电网用得掉电网潮流优化控制3.2实验室发展历程国家电网国家风电技术与检测研究中心江苏分中心新能源及并网检测技术国家风电技术与检测研究中心江苏分中心国家电网有限公司年年年年国家电网国网江苏省电力有限公司国家电网国家电网公司实验室年年国家电网有限公司国家电网3.3实验室组成3.3实验室组成122国网公司海上风电实验室主要工作及成效新能源友好并网评价技术体系极端气象海上风电爬坡预测平抑海上风电并网宽频振荡风险防范运行监测消纳测算运行监测消纳测算涉网评价4.1新能源友好并网评价体系构建问题挑战问题挑战压力加大调度决策困难景器亲囊疆愚值班高行设备配页故险情况价景器亲囊疆愚值班高行设备配页故险情况价运出力情性运行特性调度调度新能源场结：涉网友好性评价项侧：运行友好性分析项侧：运行友好性分析友好消纳能力测算分析目基础基础国家电网国网江苏省电力有限公司NTATEGRIDJIANGBELECTRICFOWEECO.,LD.定制化输出新能入选2023年国家电网调度运行典型经验4.1新能源友好并网评价体系构建国家电网科学认知全省新能源运行友好性。构建新能源运行友好性分析指标体系，融合新能源、电网、负荷运行数据，实现新能源运科学评估全省新能源友好消纳水平。综合系统调峰、电网潮流、方式安排等多因素，测算制约新能源消纳的关键瓶颈，实现友好消纳能力量化评估。科学评价全省新能源涉网友好性。创新提出新能源涉网友好性评价体系，开展基础管理、运行特性、并网安全综合评价，支22国网公司海上风电实验室新能源友好并网评价技术体系极端气象海上风电爬坡预测平抑海上风电并网宽频振荡风险防范(t,t+△t)(t,t+△t)时间段的首末时刻功率之差的超过给定阈值。4.2极端气象海上风电爬坡预测平抑国家电网国网江苏省电力有限公司台风、强风暴等极端气象事件频繁侵袭江苏沿海地区，极端气象易引发风电功率短时间大幅变化，即发生爬坡事件。时间地点美国下降至59.85Hz,1150MW负荷被切除澳大利亚南澳洲9座风电场脱网导致大量甩负荷，中国上风电场切机容量最大达160万千瓦，给4.2极端气象海上风电爬坡预测平抑国家电网NTATEGRIDJIANGRELECTRI口技术对比分析基于气象因素直接给出对应时刻确定性预测值。不足：单点法较难描述风电功率的不确定与随机性，难以应对功率波动性较大的情况，容易造成海上风电爬坡事件的漏报。概率预测修正：基于无参数概率法获得各时刻风电功率概率分布或区间，结合蒙特卡罗采样，将各时刻概率预优势：刻画了极端天气下的风电功率不确定性，并通过采样去除模型随机性，得到更精确的风电功率预测，有效避免爬坡事件的漏报。单点法爬坡预测结果概率法爬坡预测结果17风电功/MW率风电功/MW率4.2极端气象海上风电爬坡预测平抑概率修正法的功率预测精度满足标准要求。相较于单点值法，概率修单点超短期第15分钟中短期次日第十日时间*《江苏电力并网运行管理实施细则》(苏监能市场〔2022〕53号)单点值法单点值法概率修正法4.2极端气象海上风电爬坡预测平抑国家电网口海上风电爬坡预测分析概率修正法能够有效预测海上风电功率爬坡，预测精度超90%。②爬坡平抑目②爬坡平抑目①场站级平并网功率波动小于爬坡定义风机出力发生爬坡调度储能调整4.2极端气象海上风电爬坡预测平抑国家电网国网江苏省电力有限公司口爬坡平抑策略综合火电、储能爬坡速率及度电成本因素，提出风电场爬坡平抑及电网综系统级平抑目标：综合线路负载率、弃风率、弃负荷率等指标的网络综合风险最低。险指标F:F=各资源调用成本折合燃料成本资源类型0.33元/度1.36元/度各资源调节爬坡速度各资源调用成本折合燃料成本资源类型0.33元/度1.36元/度各资源调节爬坡速度资源类型国网江苏省电力有限公司口爬坡平抑策略充电率电储能充大功率调场站侧资源电网侧资源上爬坡事件下的爬坡平抑策略上限平抑海上风电波动下爬坡事件下的爬坡平抑策略率储能放电达最放电电电网侧资源场站侧资源22国网公司海上风电实验室主要工作及成效新能源友好并网评价技术体系极端气象海上风电爬坡预测平抑海上风电并网宽频振荡风险防范时间4.3海上风电并网宽频振荡风险防范国家电网“双高”电力系统建设背景下，新能源大规模接入带来数Hz至数干Hz的分类频率范围诱发源系统级次同步频段风机、柔直换流器的直流电压外环控制；风机换流器的锁相环控制超同步振荡风机换流器的锁相环控制；风机、柔直换流器的电流内环控制设备级中频振荡(100Hz~数百Hz)风机、柔直换流器的电流内环控制；风机、柔直变流器控制延迟；(数百Hz~数千Hz)柔直变流器控制延迟4.3海上风电并网宽频振荡风险防范国网江苏省电力有限公司析软件，解决了含海量新能源的超大规模电网宽频振荡源“判不准”的难题。设备级中高频振荡分析系统级次同步振荡分析振荡演变电磁暂态分析模式分析系统振荡频率、阻尼阻抗分析法频域小信号模型潮流计算参数电磁暂态仿真电磁仿真曲线显示线性化状态空间模型非线性仿真模型阻抗分析设备阻抗特性特征值分析法改进欧拉法电力系统元件物理和控制参数数值计算和仿真参数电力网络结构参数电力系统宽频振荡仿真平台架构诊断结果诊断结果|振荡风险分析|振荡源定位参与程度有振荡风险!0振荡边界条件刻画安全160系统级仿真，准确诊断电网振荡风险WEaa2定位，准确定位振荡诱发设备推演t5海翔软件界面244.3海上风电并网宽频振荡风险防范国家电网国网江苏省电力有限公司为系统性解决新型电力系统宽频振荡问题，提出电网宽频振荡“风险评估—实时监测—紧急控制”体系化防控方案建设宽频振荡风险诊断仿真分析系统强化新能源密集区及常规电厂风险评估宽频升级新一代“宽频段振荡在线监视”模块振荡风险试点盛东如海风电振荡监测及溯源装置提出新能源密集区多场站紧急控制方案推进新能源近区常规电厂扭振保护建设4.3海上风电并网宽频振荡风险防范国家电网国网江苏省电力有限公司依托国网首批新型电力系统颠覆性技术项目，联合华北电力大学