《大规模风电接入地区的电压横纵向综合管控系统研究及应用》

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张家口地区作为大规模风电汇集区域,随着风电出力的波动电网无功电压的波动较为剧烈。大规模风电接入电网后电压无功自动控制问题已经成为影响风电安全稳定并网运行的重要因素。该项目在地区电网自动电压控制系统中创新性采用了根据风电集中接入区域总的有功潮流动态自动确定电压可行域的技术,采用了风电场与枢纽变电站无功设备的自动协调控制技术,采用了基于软分区的实时在线三级电压控制、风电区域的算法改造、风电区域电压可行域的自动匹配、风电区域的场站协调控制等技术,实现了对大规模风电集中接入区域电网的自动电压控制。并获得了发明专利2项、实用新型专利1项。

同时在地县一体化建设过程中,提出并实现了地县一体化自动无功电压控制中对35kV变电站的地调侧集中管理、县调侧分布维护的建模方法;地县一体化自动无功电压控制中对35kV变电站的地调侧集中决策、县调侧分布监控的运行监控方法;地县一体化自动无功电压控制中自动生成含220kV-110kV-35kV多电压等级的协调控制区的方法。

该系统自投入运行以来,已在无功电压管理中发挥了重要的作用。首先,实现对风电场的自动电压控制,防止电压波动造成大规模的风机脱网事故的发生;实现风电场侧与电网侧的自动协调电压控制,大大减轻调度人员的工作强度。其次,该项目在县分公司应用,使得电网电压水平控制平稳,电压合格率显著提高,同时也降低了网损,节能降耗效益显著。

通过在地区电网控制中心建设自动电压控制(AVC)系统、在风电场和县局建立AVC子站,对风电场和接入区域的无功电压分布进行闭环调节,可有效改善该区域电压质量,增加电压安全裕度,增强风电区域抵御异常故障的能力,提高电力调度控制中心中心对间歇式能源的调度水平,增强电网容纳大规模风电的能力,其创造的潜在经济效益无法估量。对县域AVC子站进行控制即实现了地县电网无功电压控制的协调统一,又避免了县调建设独立AVC系统的重复投资,具有巨大的社会经济效益。

由于国内风电场大规模并网主要接入220kV和110kV的地区电网中,如此大规模的创新性项目的工程性实现在国内尚属首例,同时地县一体化,其控制模式、设计思想、理论算法和工程经验具有宝贵的借鉴意义,因此该项目的建设,将对其他地区电网接纳大规模风电并网中的电压稳定安全控制起到良好的示范效果。

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