国内外风电接入电力系统技术规范要求对比分析-电器与能效管理技术2016.9
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【摘要】研究了国内外风电接入电力系统技术规范最新技术要求，包括有功功率控制与频率响应、无功功率/电压控制、故障穿越、电网
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电器与能效管理技术(2016No．9) ·分布式电源及并网技术·
国内外风电接入电力系统技术
Q
规范要求对比分析
Q
艾斯卡尔12，郭成3，王海龙1，李贻博3
[1．北京天诚同创电气有限公司，北京100176；
2．新能源电力系统国家实验室(华北电力大学)，河北保定071003；
3．云南电网公司电力科学研究院，云南昆明 650217]
艾 斯 卡 尔
摘要：研究了国内外风电接入电力系统技术规范最新的技术要求，包括有功功 (1976--)，男，高级
率控制与频率响应、无功功彰电压控制、故障穿越、电网适应性、电能质量、风电机组继
工程师，主要从事
电保护、防孤岛运行、电气模型和并网特性测试等。同时，以关键的风电接入电力系统
新能源电网接人技
技术要求为重点对国内外风电接人电力系统技术规范展开了讨论和对比分析，如有功 术的研容
功率控制、无功功率控制、低电压穿越、高电压穿越和频率穿越等。对风电场运营商和
电网调度机构有一定的参考价值。
关键词：有功控制，t无功控制；低电压穿越；高电压穿越；频率穿越
中图分类号：TM 614文献标志码：A文章编号：2095-8188(2016)0943048-07
DOI：10．16628／j．cnki．2095-8188．2016．09．010
Comparative Analysis on the International Grid Codes to Wind Power
Integration
Aisikaerl”， GUO Chen93， WANG Hailon91，LI Yib03
(1．Beijing ETEHCWIN Electric Co．，Ltd．，Beijing 100176，China；
2．State Key Laboratory of Ahernate Electrical Power System with Renewable Energy，
North China Electric Power University，Baoding 071003，China；
3．Electric Power Research Institute，Yunnan Power Grid Co．，Kunming 650217，China)
Abstract：The main objective ofthis paperis to analyze thetechnical requirements inside the international gdd
codes dedicated to wind powerintegration．The technical requirements that have been investigated includie the active
power and frequencyresponse control，reactive power balance and voltage control，faultride through，grid compliance，
powerquality，protections，anti-islanding，modeling and testing forthe grid connection performance．At thesame time，
comparative analyses and discussions were made for the crucial technical requirements，such as active power control，
reactive power control，low voltage ride through，high voltage ride through and frequency fault ride through．The
contents of this paper provide reference forthe windpowerplant ownersand electricity network operators．
Key words：active powercontrol；reactive power control；low voltage ride through；high voltage ride
through；frequencyfault ride through
生绿色能源发电方式引起了有关各方的高度关
0 引 言
注。其中，风电作为技术最成熟的一种绿色发电
最近，随着能源和环境危机的日益突出，可再 方式，应用规模不断获得新的突破。
郭成(1978一)，男，高级工程师，博士，主要从事电力系统电能质量检测与分析。
王海龙(1982一)，男，工程师，主要从事新能源并网技术的研究。
·--——48．--——·分布式电源及并网技术· 电器与能效管理技术(2016No．9)
过去，风电机组单机和风电场装机容量相对
1 国内外并网规程技术要求的研究
较小，或不存在百万千瓦级的风电场群集中接入
电力系统的工程案例，因此电网对风电场的接人 世界各国标准对风电场／风电机组接入电网
并无技术性限制，风电的接入或自动解列不会对 的技术要求虽然在细节上各不相同，但可以概括
电网的安全、稳定运行造成影响。 为以下9个方面。
目前，风电装机容量比例已达到很高水平，若 1．1有功功率控制与频率响应
电网对风电的接人不提出一些技术性要求则很难 风电场／风电机组要具备有功功率控制能力
保证整个电网的安全、稳定运行，甚至会导致系统 以保证系统频率稳定性，并防止输电线路过载等
崩溃或带来灾难性后果。因此，各国根据各自电 危及系统安全稳定的情况。为此，各国根据自身
网实际情况对风电场的电力接人提出了各种技术 电网实际情况在风电场／风电机组有功功率控制
要求¨引。如GB／T 19963--2011旧1是中国目前唯 方面提出了如下几项技术要求。
一的风电接入电网技术规范，是由中国国家标准 (1)有功功率最大值控制要求。国内外并网
化管理委员会委托中国电力科学研究院等单位编 规程都规定：风电场输出的实时有功功率上限应与
制发布，适用于通过110(66)kV及以上电压等级 电力系统调度机构下达的给定值一致，但有功功率
线路与电力系统连接的风电场。文献[4]是由美 上限的控制精度和响应速度要求因各国电网的不
国联邦能源监管委员会发布的技术规范，规定了 同而不同。GB／T 19963--2011对有功控制精度和
大型风电场接入电网的技术要求。文献[5]由德 响应速度并无明确要求，但国外一般都要求：精度
国E．ON公司制定发布，适用于通过110 kV及以 误差小于目标值的1％，响应速度不大于1
s。
上电压等级接入电网的风电场。文献[6]由芬兰 风电场出力的上限控制有助于电力系统调度
电网公司制定，适用于通过110 kV及以上电压等 机构能够合理安排整个系统的发电／输电／用电计
级接人电网的10 MVA及以上规模的风电场。文 划以保证整个系统的安全稳定运行，也是避免送
献[7]由英国输电网运营公司制定发布，规定了 出线路过载的技术手段之一。
通过132 kV及以上电压等级接人电网的风电场 (2)有功功率变化率控制要求。国内外并网
等发电单元的并网特性。文献[8]由丹麦两大电 规程都规定：在规定的有功功率输出范围之内，风
力公司Elkraft和Eltra共同颁布，规定了通过 电场应根据调度机构下达的控制指令来控制有功
100 kV及以上电压等级接入电网的风电场并网特 功率变化率。如德国E．ON并网规程规定：风电
性。文献[9]由澳大利亚能源市场监管委员会制 场应具备在调度指令下减少有功功率的能力，控
定发布，详细规定了各种发电单元接人电网的技 制速度要达到每秒1096额定功率而不应引起风
术要求。文献[10]由爱尔兰国家电网公司制定 电机组继电保护动作。有的国家按照风电场装机
发布，规定了各种发电单元接人输配电系统的技 容量大小还规定了“1 min平均变化率”、“10 min
术要求。文献[11]由加拿大Quebec电网公司制 平均变化率”等具体技术指标。
定发布，包括了一些新的技术要求，如频率穿越。 (3)功率预测要求。风电场应配备功率预报
文献[12—13]为南非并网规程，在故障穿越期间的 系统，且应按照规定的要求(如15 min预报，l h预
无功控制要求方面较有特点。文献[14]为约旦 报等)上报其发电计划。虽然，风能是一种不可预
并网规程，在高电压穿越技术要求方面首次提出 知的不稳定电源，但目前可根据历史资料、气象预
了针对操作过电压的电网适应性问题。文献[15一 报等数据把有功功率预报精度提高到75％一85％。
16]也尝试对国际较为典型的风电并网规程进行 (4)风电场AGC要求。并网规程要求：风电
对比分析，但内容不够全面。 场应配备有功自动控制(Automatic Generation
本文在研究上述国内外风电接入电力系统技 Control，AGC)系统，以使风电场适应电网频率的变
术要求的基础上，以关键的风电接人电力系统技术 化。实际上，风电场具备了AGC以后，可在有功功
要求为重点，并结合多年的工作经验，对国内外风 率最大值控制要求范围内，灵活控制风电场输出的
电接人电力系统技术要求展开了讨论和对比分析。 有功功率，可参与系统频率调节，有助于改善电网
一49—电器与能效管理技术(2016No．9) ·分布式电源及并网技术·
的频率稳定性。 组具备负序电流控制能力，以此应对负荷侧的电
(5)有功功率平滑控制。很多并网规程对此 压不平衡运行。
并没有提出明确的技术指标，此项技术要求目前 (5)风电场AVC功能要求。并网规程要求：
只是相关客户评估风电机组并网总体性能的衡量 风电场应配备无功／电压自动控制系统(Automatic
因素之一。有的国家干脆通过风电场层面的有功 Vohage／Var Control，AVC)，以使风电场并网点电压
功率控制避免了针对风电机组的此项技术门槛， 质量符合并网规程要求。
如美国部分风电场使用风电场储能设备应对并网 实际上，风电场具备了AVC功能以后，可在
规程有关有功控制方面的大多数技术要求，同时 风电场有功出力范围内，灵活控制风电场并网点
达到了节能、增效等目的。其实，风电场输出功率 的电压／无功／功率因数，有助于改善区域电网电
的平滑控制对电能质量的影响很大，尤其是对 压的稳定性，但其控制精度和控制响应速度应考
闪变。 虑风电场并网的若干电气特征量(如电网的强弱
国内外风电接入电力系统技术
Q
规范要求对比分析
Q
艾斯卡尔12，郭成3，王海龙1，李贻博3
[1．北京天诚同创电气有限公司，北京100176；
2．新能源电力系统国家实验室(华北电力大学)，河北保定071003；
3．云南电网公司电力科学研究院，云南昆明 650217]
艾 斯 卡 尔
摘要：研究了国内外风电接入电力系统技术规范最新的技术要求，包括有功功 (1976--)，男，高级
率控制与频率响应、无功功彰电压控制、故障穿越、电网适应性、电能质量、风电机组继
工程师，主要从事
电保护、防孤岛运行、电气模型和并网特性测试等。同时，以关键的风电接入电力系统
新能源电网接人技
技术要求为重点对国内外风电接人电力系统技术规范展开了讨论和对比分析，如有功 术的研容
功率控制、无功功率控制、低电压穿越、高电压穿越和频率穿越等。对风电场运营商和
电网调度机构有一定的参考价值。
关键词：有功控制，t无功控制；低电压穿越；高电压穿越；频率穿越
中图分类号：TM 614文献标志码：A文章编号：2095-8188(2016)0943048-07
DOI：10．16628／j．cnki．2095-8188．2016．09．010
Comparative Analysis on the International Grid Codes to Wind Power
Integration
Aisikaerl”， GUO Chen93， WANG Hailon91，LI Yib03
(1．Beijing ETEHCWIN Electric Co．，Ltd．，Beijing 100176，China；
2．State Key Laboratory of Ahernate Electrical Power System with Renewable Energy，
North China Electric Power University，Baoding 071003，China；
3．Electric Power Research Institute，Yunnan Power Grid Co．，Kunming 650217，China)
Abstract：The main objective ofthis paperis to analyze thetechnical requirements inside the international gdd
codes dedicated to wind powerintegration．The technical requirements that have been investigated includie the active
power and frequencyresponse control，reactive power balance and voltage control，faultride through，grid compliance，
powerquality，protections，anti-islanding，modeling and testing forthe grid connection performance．At thesame time，
comparative analyses and discussions were made for the crucial technical requirements，such as active power control，
reactive power control，low voltage ride through，high voltage ride through and frequency fault ride through．The
contents of this paper provide reference forthe windpowerplant ownersand electricity network operators．
Key words：active powercontrol；reactive power control；low voltage ride through；high voltage ride
through；frequencyfault ride through
生绿色能源发电方式引起了有关各方的高度关
0 引 言
注。其中，风电作为技术最成熟的一种绿色发电
最近，随着能源和环境危机的日益突出，可再 方式，应用规模不断获得新的突破。
郭成(1978一)，男，高级工程师，博士，主要从事电力系统电能质量检测与分析。
王海龙(1982一)，男，工程师，主要从事新能源并网技术的研究。
·--——48．--——·分布式电源及并网技术· 电器与能效管理技术(2016No．9)
过去，风电机组单机和风电场装机容量相对
1 国内外并网规程技术要求的研究
较小，或不存在百万千瓦级的风电场群集中接入
电力系统的工程案例，因此电网对风电场的接人 世界各国标准对风电场／风电机组接入电网
并无技术性限制，风电的接入或自动解列不会对 的技术要求虽然在细节上各不相同，但可以概括
电网的安全、稳定运行造成影响。 为以下9个方面。
目前，风电装机容量比例已达到很高水平，若 1．1有功功率控制与频率响应
电网对风电的接人不提出一些技术性要求则很难 风电场／风电机组要具备有功功率控制能力
保证整个电网的安全、稳定运行，甚至会导致系统 以保证系统频率稳定性，并防止输电线路过载等
崩溃或带来灾难性后果。因此，各国根据各自电 危及系统安全稳定的情况。为此，各国根据自身
网实际情况对风电场的电力接人提出了各种技术 电网实际情况在风电场／风电机组有功功率控制
要求¨引。如GB／T 19963--2011旧1是中国目前唯 方面提出了如下几项技术要求。
一的风电接入电网技术规范，是由中国国家标准 (1)有功功率最大值控制要求。国内外并网
化管理委员会委托中国电力科学研究院等单位编 规程都规定：风电场输出的实时有功功率上限应与
制发布，适用于通过110(66)kV及以上电压等级 电力系统调度机构下达的给定值一致，但有功功率
线路与电力系统连接的风电场。文献[4]是由美 上限的控制精度和响应速度要求因各国电网的不
国联邦能源监管委员会发布的技术规范，规定了 同而不同。GB／T 19963--2011对有功控制精度和
大型风电场接入电网的技术要求。文献[5]由德 响应速度并无明确要求，但国外一般都要求：精度
国E．ON公司制定发布，适用于通过110 kV及以 误差小于目标值的1％，响应速度不大于1
s。
上电压等级接入电网的风电场。文献[6]由芬兰 风电场出力的上限控制有助于电力系统调度
电网公司制定，适用于通过110 kV及以上电压等 机构能够合理安排整个系统的发电／输电／用电计
级接人电网的10 MVA及以上规模的风电场。文 划以保证整个系统的安全稳定运行，也是避免送
献[7]由英国输电网运营公司制定发布，规定了 出线路过载的技术手段之一。
通过132 kV及以上电压等级接人电网的风电场 (2)有功功率变化率控制要求。国内外并网
等发电单元的并网特性。文献[8]由丹麦两大电 规程都规定：在规定的有功功率输出范围之内，风
力公司Elkraft和Eltra共同颁布，规定了通过 电场应根据调度机构下达的控制指令来控制有功
100 kV及以上电压等级接入电网的风电场并网特 功率变化率。如德国E．ON并网规程规定：风电
性。文献[9]由澳大利亚能源市场监管委员会制 场应具备在调度指令下减少有功功率的能力，控
定发布，详细规定了各种发电单元接人电网的技 制速度要达到每秒1096额定功率而不应引起风
术要求。文献[10]由爱尔兰国家电网公司制定 电机组继电保护动作。有的国家按照风电场装机
发布，规定了各种发电单元接人输配电系统的技 容量大小还规定了“1 min平均变化率”、“10 min
术要求。文献[11]由加拿大Quebec电网公司制 平均变化率”等具体技术指标。
定发布，包括了一些新的技术要求，如频率穿越。 (3)功率预测要求。风电场应配备功率预报
文献[12—13]为南非并网规程，在故障穿越期间的 系统，且应按照规定的要求(如15 min预报，l h预
无功控制要求方面较有特点。文献[14]为约旦 报等)上报其发电计划。虽然，风能是一种不可预
并网规程，在高电压穿越技术要求方面首次提出 知的不稳定电源，但目前可根据历史资料、气象预
了针对操作过电压的电网适应性问题。文献[15一 报等数据把有功功率预报精度提高到75％一85％。
16]也尝试对国际较为典型的风电并网规程进行 (4)风电场AGC要求。并网规程要求：风电
对比分析，但内容不够全面。 场应配备有功自动控制(Automatic Generation
本文在研究上述国内外风电接入电力系统技 Control，AGC)系统，以使风电场适应电网频率的变
术要求的基础上，以关键的风电接人电力系统技术 化。实际上，风电场具备了AGC以后，可在有功功
要求为重点，并结合多年的工作经验，对国内外风 率最大值控制要求范围内，灵活控制风电场输出的
电接人电力系统技术要求展开了讨论和对比分析。 有功功率，可参与系统频率调节，有助于改善电网
一49—电器与能效管理技术(2016No．9) ·分布式电源及并网技术·
的频率稳定性。 组具备负序电流控制能力，以此应对负荷侧的电
(5)有功功率平滑控制。很多并网规程对此 压不平衡运行。
并没有提出明确的技术指标，此项技术要求目前 (5)风电场AVC功能要求。并网规程要求：
只是相关客户评估风电机组并网总体性能的衡量 风电场应配备无功／电压自动控制系统(Automatic
因素之一。有的国家干脆通过风电场层面的有功 Vohage／Var Control，AVC)，以使风电场并网点电压
功率控制避免了针对风电机组的此项技术门槛， 质量符合并网规程要求。
如美国部分风电场使用风电场储能设备应对并网 实际上，风电场具备了AVC功能以后，可在
规程有关有功控制方面的大多数技术要求，同时 风电场有功出力范围内，灵活控制风电场并网点
达到了节能、增效等目的。其实，风电场输出功率 的电压／无功／功率因数，有助于改善区域电网电
的平滑控制对电能质量的影响很大，尤其是对 压的稳定性，但其控制精度和控制响应速度应考
闪变。 虑风电场并网的若干电气特征量(如电网的强弱
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