风电并网导则 亚洲开发银行 风电并网论坛： Nicholas W. Miller 通用电气能源集团顾问 北京 2013 2013年9月22-23日 电网导则、风电厂的功能与容量以及风电并网的研究相互关联。 电网导则通常规定了风电场设施的最小容量。 这些要求通常都基于系统需求和可利用的技术。 并网研究应确保风电场有最小的功能，但更重要的是，应确保风电场设计合理，这样一来电网可以从可利用的技术中获得最大利益。 由于技术和对系统需求的理解在不断发展，电网也在不断变化。

风电并网导则的发展 讨论： 应区别对待风力发电吗？ 发电进行电压控制的职责是什么？ 发电应如何应对系统扰动？ 发电如何证明满足了性能需求? 现在行业内仍然在讨论这些问题。

美国风电并网导则发展 在美国，输电系统运营商（TSO），发电商和能源用户由多方管理： 联邦能源管理委员会 北美电气可靠性委员会 地区电气可靠性委员会（例如） - 西部能源协调委员会 - 得克萨斯州电气可靠性委员会 州可靠性委员会 州监管部门 标准组织（美国国家标准学会/美国电子学和电器工程师职业协会/国家电气安全代码/全国经济委员会） 在加拿大类似的联邦/省组织 每个国家都有自己的结构。 重点是要满足电网导则涉及到不止一个部门。

北美风电并网导则的发展 在北美，规则一般包括： 可靠性标准 并网要求 这些并网要求一般符合欧洲风电并网导则 目标： 确保发电和输电有效可靠，及 监管发电商、输电系统运营商和能源用户的权利和责任。 注意：美国风能并网要求仍在继续发展。监管组织（联邦能源管理委员会）和可靠性组织(北美电力可靠性委员会)正在讨论目前风电并网导则的相关条款。 目前，美国风电并网导则正在经历重大改变。

频率容差（低电压穿越）：零电压穿越（联邦能源管理委员会661a），北美电力可靠性委员会PRC-024，待投票） 新制定的北美风电并网导则的共识是什么？ 无功功率： +/- 0.95 pf @ 并网点 电压控制：必须要求，ISO电压定点 频率容差：持续+/- 3 hz 频率容差（低电压穿越）：零电压穿越（联邦能源管理委员会661a），北美电力可靠性委员会PRC-024，待投票） 模型和数据：需要合作 遥测和计量：具体最小量 电能质量：谐波和闪变 美国电子学和电器工程师职业协会519 频率控制：讨论刚刚开始 验证要求：北美电力可靠性委员会MOD 标准，待投票 电厂保护协调：北美电力可靠性委员会PRC-019，待投票

在避免过度设计设备，风力发电效率降低方面，风电并网导则不需过于具体，但在保障充分的系统可靠性方面需要足够具体。 风电并网导则的发展 严格 更多昂贵的设备 效率降低 宽松 受损系统的 可靠性 风电并网导则功能规格 在避免过度设计设备，风力发电效率降低方面，风电并网导则不需过于具体，但在保障充分的系统可靠性方面需要足够具体。

现在，联邦能源管理委员会规定所有新制定的的可靠性标准应处理VER 全球可再生能源准则及标准的发展 加州ISO对波动性能源资源的互联要求 ISO-NE对风电互联及并网的技术要求 北美电力可靠性委员会标准起草及工作组 波动性电源并网工作组 发电机验证标准起草组 国际上 安大略独立电力系统营运公司发电设备市场规则修订版 中国国家电网风电互联技术准则 印度中央电力监管委员会风能电网准则 德国FGW风能技术指南 澳大利亚风能能源市场运营商指南 现在，联邦能源管理委员会规定所有新制定的的可靠性标准应处理VER 在此，我将重点讨论在美国全国范围内开展的活动。

北美电力可靠性委员会发电机验证标准起草组标准正在起草中 MOD（模型验证） MOD-025：发电机/电厂实际&无功能力验证 MOD-026：发电机励磁控制及电厂电压无功控制功能的动态模型和数据验证 MOD-027：涡轮/调速器及负荷控制或有功功率/频率控制功能的动态模型和数据 验证 PRC （保护与控制） PRC-019：发电机组/电厂电压调节控制与机组/电厂能力和保护之间的协调 PRC-024：在频率和电压偏离时的发电机性能 不同与功能性问题相关的独立文件 对适用性进行了修订，将风能和大型太阳能包括在内。 上述文件在标准定稿的不同阶段进行起草。

故障穿越 北美电力可靠性委员会PRC-024频率和电压偏离时的发电机性能 要求1：频率穿越 每个发电机拥有者应： 使用频率继电保护这样在在附件1中描述的频率范围内发生频率偏移的时候就电机组 不会跳闸 条件和例外情况： 必须持续在59.5 和 60.5 Hz 间运行 若变化率>2.5 赫兹/秒会跳闸（Aurora exclusion） 要求2：电压穿越 使用电压继电保护这样在特定频率范围内发生电压偏移的时候电机组不会跳闸 考虑正常清除三相区域1故障 可使用特定场域清除时间 可使用电极开关、RAS或清除故障切机

北美电力可靠性委员会PRC-024：频率穿越 非额定频率能力曲线 魁北克 高频 低频 时间（秒） 频率（赫兹） 0 - 5 66 0 – 0.35 55.5 5 -90 63 0.35 - 2 56.5 90 - 660 61.5 2 - 10 57 > 660 60.6 10 - 90 57.5 58.5 59.4 非额定频率能力曲线 美国西部电力联合体 高频 低频 时间（秒） 频率（赫兹） )时间（秒） 0 – 30 61.7 0 – 0.75 57 30 – 180 61.6 0.75 - 30 57.3 >180 60.6 30 - 180 57.8 59.4 魁北克 除美国西部电力联合体和魁北克以外的所有地区 美国西部电力联合体 频率（Hz） 无跳闸区 （不包括电线） 除美国西部电力联合体和魁北克以外的所有地区 所有其他地区 高频 低频 时间（秒） )频率（赫兹 )时间（秒） )频率（赫兹） 0 - 2 62.2 57.8 2 - 600 62.41 – 0.686 log(t) 2 - 1800 57.63 + 0.575 log(t) >600 60.5 >1800 59.5 美国西部电力联合体 魁北克 时间（秒）

北美电力可靠性委员会PRC-024：电压穿越 电压穿越持续时间曲线 发电机/厂不能在区域内因可信故障跳闸，除非： 电极开关/RAS要求 高电压穿越持续时间 低电压穿越持续时间 时间（秒） 电压 0.20 1.200 0.15 0.000 0.50 1.175 0.30 0.450 1.00 1.150 2.00 0.650 600 1.100 3.00 0.750   0.900 电压穿越持续时间曲线 依靠自动或手动改变系统返回到.95PU和1.05PU 并网点——电压（PU） 无跳闸区 发电机/厂不能在区域内因可信故障跳闸，除非： 电极开关/RAS要求 发电机临界切除时间要求（同步发电机） 时间（秒） 高电压持续时间 低电压持续时间

穿越能力 中压母线降到0.0 电力恢复到扰动前水平 <200ms 现场测试结果（2.5单元） 三相零残留电压，200ms故障： 并网点电压（百分比） 三相零残留电压，200ms故障： (GE Standard ZVRT offering) P, Q (Mw,Mvar) 时间（秒） 电力恢复到扰动前水平 <200ms 中压母线降到0.0 这是通用电气机器的实际现场测试。 中国电力科学研究院有设备进行此类测试。 现场测试结果（2.5单元）

三相18.5%残留电压， 700ms 故障 P, Q (Mw,Mvar) 无功功率表现良好：在压降期间支持电网 传统同步发电永远不可能在这种扰动中实现！ 现场测试结果（2.5单元）

高电压穿越要求：传统持续时间vs. 严重持续时间 传统高电源穿越要求 故障初期开始计时 电压 时间 建议的高电源穿越要求 当电压超过高压阈值 时开始 计时 目标是让标准与设备功能/能 力一致 电压 要注意高压穿越要求的定义和基本原理。 在美国，讨论仍在持续。 时间

保护协调 北美电力可靠性委员会PRC-019：发电机组/厂电压调节控制与机组/厂能力和保护之间的协调 核实限值器在保护前启用 核实保护在条件超过设备能力前启用 要素可包括（但不限于） 现场过励磁机限制器及相关保护功能 超过当前限制的换流器及相关保护功能 伏特每赫兹限制器及相关保护功能 定子过压保护系统设置 发电机及变压器伏特每赫兹能力 时间对励磁电流或时间对定子电流控制能力 换流器过热限制器及相关保护功能 具体来说，这是一个保护要求。

模型验证 北美电力可靠性委员会MOD-026 ：电厂电压/无功控制 北美电力可靠性委员会MOD-027：电厂有功功率 /频率控制 主要要求 在收到信息要求30天内每个输电规划者应为发电机拥有者提供现有模型和数据 每个发电机拥有者应根据根据标准周期性表向输电规划者提供核实过的准确的模型 其他涵盖了特殊情况的要求 允许进行分阶段测试或环境监测 发电机拥有者拥有模型并为其有效性负责 负责选择合适的结构，确定参数 负责确定是否匹配的足够好 启动同行评审程序以帮助发电机拥有者和输电规划者进行技术讨论 模型对规划者很重要。 日趋改善

与可再生能源相关的北美电力可靠性委员会现行标准

电压调整 北美电力可靠性委员会VAR-001：电压和无功控制 北美电力可靠性委员会VAR-002：维护电网电压调度的发电机运行 主要要求 每个输电运营商应获得足够的无功资源在并网点规定电压或无功功率调度 每个发电运营商应在自动调节模式下操作每个发电机，遵循输电运营商提供或其指导的的电压或无功电力调度

调度无功或pf，在pf （功率因素）范围内 无功/电压要求变量 固定功率因数 功率因数范围（允许） 调度无功或pf，在pf （功率因素）范围内 电压调整，在pf 范围内 可调整当地或远程总线 Q P 允许范围 Q P 所要求的范围 Q P

扰动控制/频率调节 北美电力可靠性委员会BAL-002：扰动控制性能 北美电力可靠性委员会BAL-003频率响应及偏差 主要要求 每个平衡机构应获得或/或启用应急储备金来应对扰动。应急储备金可从发电、可控负荷 资源或对交换角度的协调调整中获得。 频率响应义务（FRO）：整个并网系统可靠运行所需的频率响应中平衡机构所占份额 。被计算为百万瓦特/0.1赫兹。（包括在BAL-003.1x草案，现在在投票阶段） 在美全新并 高度公开

扰动控制/频率调节 北美电力可靠性委员会BAL-002：扰动控制性能 北美电力可靠性委员会BAL-003频率响应及偏差 频率响应测量及计算 下午东部时间 第二次平均 初级响应 第二次平均 美国电力公司正在考虑如何满足这一要求 可靠性风险 过渡周期

北美电力可靠性委员会波动电源接入工作组1.3 2012年波动电源并网要求的特别评估报告 2012年9月 报告由行业专家和北美电力可靠性委员会成员撰写 分小组负责各自的章节 整合的文件草案呈递项目团队审核 2012年9月北美电力可靠性委员会认可了报告最终版本 现在各类监管和技术标准团队可以就未来的发展参考该报告 2012年波动电源并网要求的特别评估报告 2012年9月

目录 执行概要 简介 无功功率和电压控制 扰乱期间和之后的性能 有功功率控制能力 谐波和次同步交互 设备并网研究模型 波动电厂和电网运营商之间的沟通 附录

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