《中国电力报》:创新成果多点开花

南瑞集团新能源领域多项成果通过鉴定,为新能源消纳提供技术支撑

发布时间:2016-11-02 文章来源:南瑞

        “目前,南瑞集团正在培育一批新的重点研发项目,这些项目紧扣集团产业拓展的重大市场需求,打通科技成果向经济效益转化的通道,让创新真正落实到创造新的利润增长点上,形成创新成果‘多点开花’的格局,支持集团可持续发展。”南瑞集团总经理奚国富表示。

        事实上,南瑞集团众多创新成果也印证了其“多点开花”的格局。10月15日,南瑞集团18项科技成果通过中国电机工程学鉴定。成果涵盖电网安全调度、智能输电、智能配用电、清洁能源等技术领域。其中清洁能源领域包括“风光一体新能源电站远程监控系统”、“电网智能充裕度分析、优化技术与应用”、“大规模风电与大容量抽水蓄能在电网中的联合优化运行技术及其应用”等多个项目,这些项目均达国际领先水平。

智能充裕度分析为能源部门提供决策支撑

        大规模新能源接入电网,导致随机性强、受控性差的大幅度功率波动,打破了传统源荷变化较为平稳、峰谷时间较为固定的运行规律。目前,我国北方新能源装机较多的省份都不同程度遭遇弃风、弃光问题,电力系统充裕性问题是核心技术原因之一。

        “风电、光伏发电本身的出力间歇性、波动性,需要通过增配备用容量来保证系统充裕性,目前备用容量一般都是火电厂承担,这样既增加了备用容量又达不到节能减排的目的。目前电网备用调控手段单一,无法调动更多的控制资源,去应对充裕性事件概率和风险不断提高的局面。因此,亟待提高电网充裕度控制水平以满足新能源接入的需求。”国电南瑞科技股份有限公司电网安全稳定控制技术分公司党委书记、副总经理薛峰介绍道。

        公司借鉴安全性研究成果,历时五年科研攻关,在国际上首次提出关于综合能源网充裕性问题的物理-信息-经济-环境-社会-博弈多领域交互的研究框架,开发了相关的算法,研发了电网智能充裕度分析、优化与决策支撑平台,形成了电网充裕度分析与优化决策支持技术相当完整的解决方案。

        目前,该项目成果已经应用于国家发改委能源研究所、江苏省电力公司,解决了火电与可再生能源协同运行研究中缺乏针对性仿真工具的难题,并能指导实际电网的备用容量配置。对于该项目成果的应用前景,薛峰表示:“本项目的成果可以为发电企业进行源、储、荷协同规划;可为大规模新能源接入电网进行充裕度资源的时空优化配置,优化备用安排。”据初步测算,如果应用项目成果,弃风限电损失有望减少10%左右。

风电抽蓄联合协调控制提高发电量

        “不同于丹麦、德国等欧洲国家,我国在风能资源开发上采用的是大规模集中式开发、高电压远距离输送模式,随着风电的爆发式增长,地区电网风电渗透率增加,风电场接入、输送和消纳问题突出。此外,在我国北方大部分地区,冬季大量热电联产机组需要保证出力,风电的反调峰特性进一步加剧了电网运行的矛盾,为电网运行方式安排和运行控制带来巨大冲击,并且资源有效配置问题有待解决。出于这样的考虑,我们研发了‘大规模风电与大容量抽水蓄能在电网中的联合优化运行技术及其应用’的项目。”国电南瑞系统研发中心总工丁恰表示。

        据其介绍,项目已经应用于内蒙古风电—抽水蓄能联合运行系统的示范工程,系统包括一座抽水蓄能电站、107个风电场。该系统基于智能电网调度控制系统统一支撑平台进行开发建设,可适应大规模风电接入后电网调度决策复杂性、快速性和综合性的要求。

        那么如何将风电与抽水蓄能联合并优化?丁恰讲解道:“这个项目的基本框架是依托联合调度运行系统,将风电、抽水储能电站、电网作为三个主要参与方,建立了协作机制。例如风电—抽蓄联合发电工程中,各风电场向联合调度运行系统提交次日风功率预测结果、次日发电计划及抽储容量申请;抽水储能电站依据电站库容、水位等情况,向联合调度运行系统提交可用容量信息与发电计划;电网公司修订并批准发电计划,由风电场、抽水储能电站依照计划执行等。”据测算,该系统可增加3%的风电发电量。

SVC设备助力风电场解决脱网停机

        随着新能源大规模接入电网,以及各种非线性、冲击性和不对称工业负载大量增加,造成如电压波动、闪变、三相不平衡及谐波等电能质量问题日趋严重,影响了电力系统的安全稳定运行。国电南瑞科技股份有限公司研制的NES-5600静止无功补偿设备(SVC),可快速补偿无功,改善电能质量,提高系统稳定性。该设备采用高性能分散、分布式高速并行运行的智能化FACTS共性平台,可扩展性强,并支持远程维护。高性能的智能化平台确保了SVC控制系统先进性。其中多模式平衡控制技术、高压端阀触发控制保护技术达到国际领先水平。

        据该项目技术工程师刘育鑫介绍,目前该设备已成功应用于山西、内蒙风电场。特别是SVC的平衡控制功能,在内蒙某风电场取得了很好的应用效果。此前由于系统网架更改和附近其他新建风场的并网发电,从2015年6月开始,该风电场系统电压经常波动,三相电压不平衡度达到1.5%或220千伏系统电压差值2千伏以上时,风场一期的54台定桨距风机全部出现三相电流不平衡故障,造成脱网停机。风电场曾通过对站内原有动态无功补偿设备进行技术改造、增加就地补偿装置等处理方式,但仍未解决问题。一年多来,风机一直处于停机状态,根据用户提供的数据,因风机停机,每月损失近千万元。

        南瑞在了解用户的困难之后,通过现场实际测试、积极与用户沟通,分析并确定问题原因,提出了加装SVC进行电压控制的解决方案,即在常规控制的基础上,增加电压平衡控制,并通过软件仿真、动态模拟试验验证方案。NES-5600静止无功补偿设备(SVC)在2016年8月成功投运,投入电压平衡控制功能后,在220千伏系统线电压差值4千伏以上时,仍能保证一期定桨距风机全部正常运行发电,不脱网。为风电场的安全、稳定运行提供了可靠保障。