国家电网：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_28页_3mb

江苏千万千瓦级海上风电并网稳定评估技术及应用总结

核心内容

江苏作为海上风电发展的重要区域，已建成世界首个“近海、中远海”双千万千瓦级海上风电基地，当前装机规模达1200万千瓦，位居全国第一。随着新能源装机容量的持续增长，江苏新能源电量占比已达14%，新能源发展水平即将迈入国际能源署定义的第三阶段，电网安全稳定运行面临新的挑战。

主要观点与挑战

• 海上风电发展特点：具有随机性强、可控性弱、对电网友好性差等特性，大规模并网易引发弃风、停电事故。
• 全球弃风情况：全球平均弃风率约为17%，2019年江苏受台风“利奇马”影响，切机容量达160万千瓦，对电网调频调峰造成显著影响。
• 并网挑战：由于海上风电接入方式复杂，包括长距离海缆接入、低频与柔直送出等，其对电网的运行影响显著，需重点解决并网稳定问题。

关键信息

• 新能源占比与阶段：
  • 6500万千瓦：装机占比33%，电量占比14%
  • 8000万千瓦：装机占比38%，电量占比20%
  • 1.5亿千瓦：装机占比55%，电量占比33%
• 新能源发展阶段：
  • 第三阶段：供需平衡难度更大
  • 第四阶段：电网稳定性面临挑战

国网公司海上风电实验室

实验室发展历程

• 2013年：国家风电技术与检测研究中心江苏分中心成立
• 2020年：国家电网新能源及并网检测技术标准验证实验室建立
• 2022年：江苏省海上风电设计制造与友好并网工程研究中心成立
• 2023年：中远海风电柔性并网与协同控制科技攻关团队组建

实验室组成

实验室聚焦海上风电并网生产支撑与技术攻关，致力于解决大规模风电接入电网带来的稳定性问题。

主要工作及成效

新能源友好并网评价技术体系构建

• 问题挑战：新能源出力不确定性高，运行友好性不足，调度决策困难。
• 创新工作：
  • 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。
  • 实现新能源运行友好性量化分析。
• 亮点成效：
  • 科学评估全省新能源友好消纳水平，测算关键瓶颈。
  • 创新提出新能源涉网友好性评价体系，支撑新能源有序调度。

极端气象海上风电爬坡预测平抑

• 爬坡定义：在 $(t, t + \Delta t)$ 时间段内，风电功率变化超过设定阈值。
• 技术对比：
  • 单点值预测法：精度较低，易漏报爬坡事件。
  • 概率修正法：刻画不确定性，预测精度更高，达到92.0%。
• 爬坡预测精确度指标Acc：
  • 单点值法：85.9%
  • 概率修正法：92.2%
• 爬坡平抑策略：
  • 场站级目标：风电并网功率波动小于设定阈值。
  • 系统级目标：综合线路负载率、弃风率、弃负荷率等指标，实现网络综合风险最小。
  • 资源类型及调用成本：
    • 燃煤：0.33元/度
    • 储能：0.39元/度
    • 燃煤深调：1.36元/度
  • 调节爬坡速度：
    • 燃煤：2%Pn/min
    • 储能：Pn/min

海上风电并网宽频振荡风险防范

• 问题背景：在“双高”电力系统建设背景下，新能源大规模接入引发宽频振荡问题。
• 振荡分类：
  • 系统级：次同步频段（2.5Hz~47.5Hz）和超同步振荡（52.5Hz~100Hz）
  • 设备级：中频振荡（100Hz~数百Hz）和高频振荡（数百Hz~数千Hz）
• 防控方案：
  • 提出“风险评估—实时监测—紧急控制”体系化防控方案。
  • 研发首套超大规模电网电磁暂态级小干扰分析软件，解决宽频振荡源“判不准”的难题。
  • 联合华北电力大学，研发基于能量流分析的宽频振荡在线监测及溯源装置。

首台套应用示范

• 场站级监测：风电与SVG共用1套监测终端，部署于陆上升压站。
• 精细化监测：风机全部监测需2套终端，部署于海上升压站；SVG监测需1套装置，部署于陆上升压站。

结论

国网江苏省电力有限公司电力科学研究院通过构建新能源友好并网评价体系、优化爬坡预测与平抑策略、防范宽频振荡风险，有效支撑江苏双千万千瓦级海上风电基地的安全高效运行，推动新型电力系统建设。