风电并网安全的问题与解决

   2024-03-14 工业品商城53
核心提示:伴随风电装机在现代电力系统中的比重日益提升,其对电网安全稳定运行所带来的影响正在由局部电网延伸至主干网络。近些年间,风力发电机组失控脱离电网的事件屡见不鲜,且随著并网容量的扩张,这类现象显露出更为严重的态势。一个看似微小的风电场集电系统异常状况或者周边电网短路故障均可能引发大范围的风电机组失控。若

      伴随风电装机在现代电力系统中的比重日益提升,其对电网安全稳定运行所带来的影响正在由局部电网延伸至主干网络。近些年间,风力发电机组失控脱离电网的事件屡见不鲜,且随著并网容量的扩张,这类现象显露出更为严重的态势。一个看似微小的风电场集电系统异常状况或者周边电网短路故障均可能引发大范围的风电机组失控。若此类问题得不到妥        善解决,将极有可能引发局部电网崩溃,乃至深入发展成为区域性停电事故。所以说,加倍增强风电场并网管理的力度,从而确保风电安全作业,这无疑具有至关重要的现实意义。 

      现如今,从设计规划、新建至并网运营等各个环节来看,风电并网的可靠性仍存诸多问题,早期诸多问题的累积与加剧最终催生了大面积失控事故的发生。 

      以去年数度出现的风电场大面积失控事件为例证,其发生、发展的全过程清晰揭示了多个关键环节所存在的并网安全隐患,同时揭露了由风电场内部轻微缺陷逐步升级至风机大规模失控的路径。究其原因,风电场所内电缆头施工质量不过关,引发35kv电缆头单相接地故障;另外,35kv集电系统中性点接地方式设计欠佳,单相故障未能及时切断,最终导致相间永久性故障,引发系统电压大幅度波动;以及,风机并网性能未达标准,系统电压大幅下降导致绝大多数风电机组无力承受低电压冲击而失控脱落;在部分机组失控后,由于风电场无功调节系统无法满足并网标准,导致系统电压再度上升,导致其他风电机组因过高电压而失控,最终酿成大面积风电机组失控事故。为了应对这些挑战,国家电监会和国家能源局已经发布了整改措施,明确了具体的技术要求并制定了相应的整改规定。 

       作为我国最早获得风电机组并网检测资质的科研机构,中国电子科技研究院不仅符合国际实验室认可委员会ISO/ICE 17025关于检测和校准实验室能力的规范要求,更加拥有国家质检总局、国家认证监督管理委员授予的CMA检测认证。该院的检测能力和工作效率已经达到了世界领先水准,完全能满足新型并网风电场和新生风电机组的检测需求。根据初步估算,中国电科院在过去一年里成功检测的风电机组型号,几乎相当于所有外国检测机构多年来检测的风电机组总数。针对当前业内关于风电机组并网检测常常需要排期等待测试的反映,我个人理解,主要制约因素或许表现在如下几个方面:

      首先,我国风电机组的型号众多且历史遗留问题繁杂,因此,故障检测的需求势必会有所积聚并可能呈现出突然爆发的态势。当前,我们已经接手了7套可移动的检测仪器,并且设立了位于张家口市张北县的风电试验基地。过去的一年间,中国电科院已经顺利完成了50台不同型号的风电机组的低电压穿越测试及其监督检测工作,这一数字远超于国内外其他同类检测组织的总和。然而值得注意的是,即便如此,这依然无法完全满足市场的需求。其原因包括对已有运行的不具备低电压穿越功能的风电场进行集中改造后,须进行抽检以确保其安全性;此外,新建的风电场地所使用的各种型号风电机组建成年份较晚却被迫在投运之前接受检测。这种短时间内的集中需求使得风电机组的检测需求显得尤为迫切,但是这种情况并未成为常规。

     其次,针对风电机组的检测过程通常较为耗时。国内大多数的风机制造企业尚未具备完备的实验检测设施和条件,他们所提交送检的风电机组在送检之前并未经过充分的调试与验证。以2011年为例,我方用于调试和完善风电机组性能的时间占据整个检测过程的比例高达70%左右,从而导致了风电机组的检测周期变长,对检测效率造成了潜在阻碍。尽管外界往往更关注我们完成了多少种机型的检测工作,但是实际上,张北风电试验基地对于推动我国风电机组技术水平的提升起着至关重要的作用,它真正扮演好了风电产业公共研发试验平台的角色。到了2012年,送检风电机组的调试和完善所花费的时间已经缩减至不到50%,这表明了风电机组的低电压穿越性能已经获得了显著的改进。这些进步大大加速了检测流程,例如在过去的两个月份中,张北基地便成功完成了9种机型的低电压穿越检测工作。

     最后,进行风电机组的低电压穿越性能检测还面临着一个较大的难题,即需要等待适宜的风况条件才能进行。风电并网检测的实际执行必须依赖于一定的风况条件,其中包含对风电机组低电压穿越性能进行检测的大风工况,此时要求风机的出力达到至少90%。然而令人遗憾的是,去年整年,我国所拥有的风能资源条件并不理想,大风天气的频率明显低于以往几年,由此导致检测设备常常处于空闲状态,这无疑极大程度地削弱了监测效率。


 
 
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